量子鉆石原子力顯微鏡

描述：量子鉆石原子力顯微鏡是一臺基于NV色心自旋磁共振和AFM掃描探針技術(shù)的量子精密測量儀器，可實現(xiàn)樣品磁學性質(zhì)的定量無損成像，具有納米級的高空間分辨以及單個自旋的超高探測靈敏度，是研究材料磁學性質(zhì)的新利器，在磁疇成像、二維材料、拓撲磁結(jié)構(gòu)、超導磁學、細胞成像等領(lǐng)域有著廣泛應用。

更新時間：2025-10-14

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量子鉆石原子力顯微鏡

量子鉆石原子力顯微鏡是一臺基于NV色心自旋磁共振和AFM掃描探針技術(shù)的量子精密測量儀器，可實現(xiàn)樣品磁學性質(zhì)的定量無損成像，具有納米級的高空間分辨以及單個自旋的超高探測靈敏度，是研究材料磁學性質(zhì)的新利器，在磁疇成像、二維材料、拓撲磁結(jié)構(gòu)、超導磁學、細胞成像等領(lǐng)域有著廣泛應用。

專業(yè)的鉆石量子探針制備技術(shù)

定量無損的磁學成像

超高空間分辨率(10-30 nm)

超高靈敏度（＜2μT/Hz^1/2）

兼容室溫大氣與低溫真空測量環(huán)境

應用領(lǐng)域

細胞原位成像

在細胞原位實現(xiàn)納米級分子成像是生物學研究的重要手段。在眾多成像技術(shù)中，磁共振成像技術(shù)能夠快速、無破壞地獲取樣品體內(nèi)的自旋分布圖像，已經(jīng)廣泛應用在多個科學領(lǐng)域中。特別是在臨床醫(yī)學中，因其對生物體幾乎無損傷，對疾病的機理研究、診斷和治療起著重要的作用。然而，傳統(tǒng)的磁共振成像技術(shù)使用磁感應線圈作為傳感器，空間分辨率極限在微米以上，無法進行細胞內(nèi)分子尺度的成像。利用QDAFM的高空間分辨率特性，研究人員觀測到了細胞內(nèi)部存在于細胞器中的鐵蛋白，分辨率達到了10納米。

參考文獻：

Wang, P. et al. Nanoscale magnetic imaging of ferritins in a single cell. Science advances 5, 8038 (2019).

拓撲磁結(jié)構(gòu)表征

磁性斯格明子是具有拓撲保護性質(zhì)的納米尺度渦旋磁結(jié)構(gòu)。磁性斯格明子展現(xiàn)出豐富新奇的物理學特性，為研究拓撲自旋電子學提供了新的平臺，在未來高密度、低能耗、非易失性計算和存儲器件中也具有潛在應用。但是室溫下單個斯格明子的探測在實驗上仍具有挑戰(zhàn)性。QDAFM的高靈敏度和高分辨率特點，是解決這一難題的有力工具，通過雜散場測量可重構(gòu)出斯格明子的磁結(jié)構(gòu)。

參考文獻：

Dovzhenko, Y. et al. Magnetostatic twists in room-temperature skyrmions explored by nitrogen-vacancy center spin texture reconstruction. Nature Communications 9, 2712 (2018).

超導磁成像

對超導體及其渦旋的微觀尺度研究，能夠為理解超導機理提供重要信息。利用CQDAFM，可以對超導體的磁渦旋進行定量的成像研究，并擴展到眾多低溫凝聚態(tài)體系的磁性測量。

參考文獻：

Thiel, L. et al. Quantitative nanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetomete .Nature Nanotechnology.11,677-681(2016).

固態(tài)物質(zhì)磁成像

低溫下許多固態(tài)物質(zhì)表現(xiàn)出不尋常的磁序。NV色心的高靈敏特性覆蓋了從低溫到室溫以上的溫度范圍。CQDAFM可實現(xiàn)當前凝聚態(tài)體系中無法實現(xiàn)的納米尺度磁成像，對于研究低溫下固態(tài)物質(zhì)的磁相轉(zhuǎn)變很有幫助，同時也能兼容超導體的機理研究。

參考文獻：

M. Pelliccione et al. Scanned probe imaging of nanoscale magnetism at cryogenic temperatures with a single-spin quantum sensor. Nature Nanotechnology. 11, 700（2016）