光學(xué)檢測磁共振（ODMR）因使用具有高靈敏度和超小型傳感器的氮空位色心（NV中心）技術(shù)來探測樣品的磁學(xué)性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。這種原子大小的NV中心具有自旋依賴的光致發(fā)光特性，可以用作良好控制的單光子源。其超長的自旋相干時間可轉(zhuǎn)化為超過nT范圍的超高磁靈敏度。作為掃描探針顯微鏡的商業(yè)供應(yīng)商，attocube公司為ODMR研究提供理想的平臺進行了努力，為了將NV中心的突出特性用于磁成像，使用了AFM（控制傳感器相對于樣品表面的位置）和共焦顯微鏡（在反射模式下提供光學(xué)自旋狀態(tài)制備和讀出）的組合。隨后可以通過NV缺陷自旋子能級的塞曼位移測量局部磁場，該塞曼位移與頂端遇到的局部磁場成正比。
光學(xué)檢測磁共振（ODMR）通常使用兩套xyz定位器進行粗略定位，允許在幾毫米的范圍內(nèi)獨立定位樣品和AFM頂端。通常，承載NV色心作為傳感器的AFM探針準(zhǔn)確定位在高NA物鏡的焦斑中，然后在NV色心傳感器下方掃描樣品。
attoDRY2100是閉循環(huán)低溫恒溫器系列中的佼佼者，可提供1.65 K的連續(xù)基礎(chǔ)溫度、1.65至300 K的自動溫度和磁場控制，以及定制化的超導(dǎo)磁體。它甚至可以在300 K下產(chǎn)生全磁場，具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，并且可以在不需要處理液氦的情況下對樣品進行場冷卻。因此，它是任何低溫實驗的優(yōu)先選擇，無論是磁輸運測量、共焦顯微鏡和光譜學(xué)或掃描探針顯微鏡。而attoDRY2200低震動無液氦磁體與恒溫器使得基于NV色心技術(shù)的光學(xué)檢測磁共振（ODMR）成像測量在閉循環(huán)低溫恒溫器內(nèi)進行高空間分辨率成像成為可能。
attoDRY2200助力NV色心研究案例：
1. 量子傳感器磁成像
范德華材料（vdWM）作為設(shè)計理想材料性能的合適場所，近年來受到了廣泛關(guān)注。由于潛在的自旋電子學(xué)應(yīng)用，磁性范德華材料特別有吸引力。J?rg Wrachtrup（德國斯圖加特大學(xué)）小組通過低溫氮空位（NV）磁強計研究了原子薄的CrBr3中作為磁場函數(shù)的疇壁動力學(xué)。通過使用量子傳感器（NV中心）實現(xiàn)這種相當(dāng)新的掃描技術(shù)，達到納米級的空間分辨率，從而識別釘扎中心，并定量測定了CrBr3中的磁化強度。該團隊的結(jié)果是在attocube公司的低溫恒溫器中的attoAFM/CFM顯微鏡的幫助下獲得的。該工作證明，掃描NV磁強計是探索2D磁體的一個優(yōu)異工具。
【參考】Q.-C. Sun et al., Magnetic domains and domain wall pinning in atomically thin CrBr3revealed by nanoscale imaging. Nature Commun.12, 1989 (2021)
2. 超導(dǎo)穹頂內(nèi)量子相變的探測
非常規(guī)超導(dǎo)體（UCS）一直是物理學(xué)家們關(guān)注的焦點，他們希望利用高溫超導(dǎo)，為未來更經(jīng)濟、可持續(xù)的能源利用鋪平道路。闡明反鐵磁量子相變（QPT）和超導(dǎo)態(tài)之間的相互作用對于理解UCS至關(guān)重要。在實驗上，這種相互作用通常從正常狀態(tài)側(cè)進行探測。Ruslan Prozorov團隊（美國艾姆斯實驗室）通過測量一類鐵氰化物的倫敦穿透深度λ，從超導(dǎo)側(cè)對其進行了探測，方法是在attocube公司低溫恒溫器中使用attoAFM/CFM進行NV磁測量。他們的結(jié)果顯示，λ的峰值與QPT一致，該結(jié)果出乎意料地表明，無論無序程度如何，鐵氰化物中普遍存在QPT。
【參考】K.R. Joshi et al., Quantum phase transition inside the superconducting dome of Ba(Fe1?xCox)2As2from diamond-based optical magnetometry. New J. Phys.22, 053037 (2020)
3. 掃描氮空位磁強計研究范德瓦爾斯磁體
范德瓦爾斯材料（vdWM）在過去幾年中吸引了大量注意力，因為在設(shè)計所需性能方面，它們已被證明是有益的。然而，在vdWM中，缺乏磁性材料，這在技術(shù)上可能對數(shù)據(jù)存儲或傳感器有用。三碘化鉻（CrI3）是一種罕見的具有本征磁性的vdWM。巴塞爾大學(xué)（瑞士）帕特里克·馬列廷斯基的量子傳感小組在理解其性質(zhì)方面取得了突破：使用掃描氮空位磁強計（NVM），他們確定了CrI3單層的磁化強度為≈ 16 μB/nm2。此外，作者測量了具有奇數(shù)層的多層中的可比磁化值，而具有偶數(shù)層的層中沒有磁化，這歸因于單個鐵磁層的反鐵磁耦合。該工作的結(jié)果是在attocube公司低溫恒溫器中的attoAFM/CFM顯微鏡的幫助下獲得的。范德瓦爾斯磁體的定量研究是探索這類新型納米磁體應(yīng)用潛力的先決條件，NVM為其提供了很好的工具。
【參考】L. Thiel et al.; Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy. Science,364, 6444, 973-97 (2019)
4. 超導(dǎo)體的定量納米尺度渦旋成像
通過非侵入性工具，可以在大范圍溫度和高磁場下以納米分辨率進行定量成像，從而大大有助于理解超導(dǎo)的微觀機制?；赼ttoAFM/CFM，Patrick Maletinsky小組（巴塞爾大學(xué)）報告了使用NV中心磁強計的低溫測量。該團隊的技術(shù)允許以高靈敏度和空間分辨率提取YBCO中單個超導(dǎo)渦流的局部磁場的定量數(shù)據(jù)。通過確定局部倫敦穿透深度，作者發(fā)現(xiàn)所謂的珍珠渦模型比標(biāo)準(zhǔn)單極模型更好地解釋了數(shù)據(jù)，并允許擬合其他參數(shù)。該實驗是一個令人印象深刻的例子，說明了基于NV中心的磁力測量工具的實際應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到了很重要的程度。
【參考】L. Thiel et al., Quantitative nanoscale vortex imaging using a cryogenic quantum magnetometer. Nature Nanotechnology11, 677-681 (2016).
5. NV色心顯微鏡對疇壁跳躍的納米尺度成像和控制
磁線中的疇壁可能被證明對未來的自旋電子學(xué)器件有用，因此它們的納米尺度表征是實現(xiàn)實際應(yīng)用的重要步驟。正如Vincent Jaques團隊在《科學(xué)》雜志上所展示的，他們基于attoAFM/CFM的NV中心顯微鏡允許以高分辨率對1 nm厚的鐵磁納米線中的疇壁成像，并在單個疇壁的釘扎位置之間跳躍。同時，他們表明，由于高局部激光功率，通過局部加熱誘導(dǎo)跳躍，疇壁可以沿著導(dǎo)線移動。由于疇壁由近的釘扎位點釘扎，這允許非常有效地探測和成像樣品的釘扎景觀。
【參考】Tetienne et al ., Nanoscale imaging and control of domain-wall hopping with a nitrogen-vacancy center microscope. Science344, 1366(2014)
attoDRY2200低溫恒溫器以及可選顯微鏡主要技術(shù)特點：
? 溫度范圍：1.8K ..300 K
? 磁場范圍：0...9T (取決于磁體, 可選12T，9T-3T矢量磁體等)
? Z方向振動噪音：AFM噪音 (工作帶寬=195Hz) < 100pm
? 可選顯微鏡：AFM/CFM(NV色心研究），AFM（接觸式與非接觸式）, CFM
? 樣品定位范圍：5×5×4.8 mm3
? 掃描范圍: 50×50 μm2@300 K, 30×30 μm2@4 K
? 商業(yè)化探針
? 可升級 MFM，PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能
相關(guān)產(chǎn)品：
1、低震動無液氦磁體與恒溫器-attoDRY
