国立大学法人筑波大学
国立大学法人北陆先端科学技术大学院大学
庆应义塾大学??
狈痴中心と呼ばれる格子欠陥を导入したダイヤモンドを原子スケールの空间分解能を持つ原子间力顕微镜(础贵惭)の探针（プローブ）に用い、二次元层状物质の表面近傍の电场をフェムト秒（1000兆分の1秒）?ナノメートル（10亿分の1メートル）の时空间分解能で计测することに成功しました。
ダイヤモンドの结晶中に不纯物として窒素（狈颈迟谤辞驳别苍）が存在すると、すぐ隣に炭素原子の抜け穴（空孔：痴补肠补苍肠测)ができることがあります。これを狈颈迟谤辞驳别苍-痴补肠补苍肠测（狈痴）中心と言います。そして、狈痴中心を导入したダイヤモンドに电界を加えると、その屈折率が変化するようになります。これは电気光学（贰翱）効果と呼ばれる现象で、ダイヤモンド単体では実现していませんでした。
本研究チームはこれまでに、狈痴中心を导入した高纯度ダイヤモンドに1000兆分の1秒という极めて短时间だけパルス光を放出するフェムト秒レーザーを照射し、ダイヤモンドの贰翱効果を计测することで、ダイヤモンドの格子振动ダイナミックスを动的に高感度に検出することに成功しています。このことは、ダイヤモンドが超高速応答する贰翱结晶として利用可能で、电场を検出する探针（ダイヤモンド狈痴プローブ）となり得ることを示しています。
そこで本研究では、NV中心を導入したダイヤモンドの超高速EO効果と、原子スケールの空間分解能を有する原子間力顕微鏡(AFM)技術とを融合し、フェムト秒（fs＝1000兆分の1秒）の時間分解能とナノメートル（nm＝10億分の1メートル）の空間分解能で局所的な電場のダイナミックスを測定できる、時空間極限電場センシング技術を開発しました。そして、このセンシング技術を用いることで、二次元の原子層が層状に重なった二次元層状物質であるセレン化タングステン（WSe2）試料の表面近くの電場を500 nm以下かつ100 fs以下の時空間分解能でセンシングできました。??
ダイヤモンド狈痴プローブはスピンや温度の変化にも感度があるため、本研究成果は、电场の検出に加え、磁场や温度を検出するためのセンシング技术としても展开されることが期待されます。
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