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초극미량 시료 화학 구조 결정이 가능한 양자 탐지 NMR

2017/06/02

 쓰쿠바 대학 지적 커뮤니티 기반 연구 센터 이소야 준이치(磯谷順一) 명예교수, 양자 과학 기술 연구개발 구조 다카사키(高崎) 양자 응용 연구소 오노다 시노부(小野田忍) 박사, 스미토모 전기공업주식회사 어드밴스트 머티리얼 연구소 스미야 히토시(角谷均)는 슈투트가르트 대학・막스 프랑크 연구소(독일) Jörg Wrachtrup 교수의 연구 팀과의 공동연구에서 다이아몬드의 단일 NV 센터인 실온 동작・나노 공간 분해능력을 가진 양자 센서를 이용하여 양자 탐지 NMR 을 개발하여, 20 젭토리터 검출 체적으로부터 1H에서 19F의 NMR 각각에 화학적 변형 관측에 성공했습니다.

 본 연구에서는 3T(테슬라)의 고자기장을 이용하여 15N 핵스핀을 메모리에 사용하는 것에 의해 센서 주파수 분해 능력을 1 mHz로 개선했습니다. 거기에 양자 컴퓨팅에서 응용 개발되어 온 양자 작성 기술・양자 알고리즘을 구사하여 화학적 변형 관측에 성공해 통상 NMR이 필요한 시료보다 11행이나 작은 초극미량의 시료의 화학 구조 동정이라고 하는 혁신적 기술(양자 탐지 NMR)의 개발에 성공했습니다.

그림 (좌) 핵 스핀을 가지지 않은 동위원소 12C을 99.995% 농축한 고압 고온(HPHT)합성 다이아몬드 결정, (가운데) 왼쪽의 결정에서 레이저로 잘라 연마한(111) 기판, (우) (111) 박막 작성의 예(1mm×1mm×90μm). 본 연구에서는 2mm×2mm×88μm의 박막을 사용했다.

게재논문

【제 목】 Nanoscale nuclear magnetic resonance with chemical resolution (화학적 동정의 고분해 능력을
 가진 나노스 ἃー루 핵자기공명)
【저자명】 Nabeel Aslam , Matthias Pfender , Philipp Neumann , Rolf Reuter , Andrea Zappe , Felipe
 Fávaro de Oliveira , Andrej Denisenko , Hitoshi Sumiya , Shinobu Onoda , Junichi Isoya , Jörg
 Wrachtrup
【게재지】 Science

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