Entwurf von Pulssequenzen für hochfeld NMR mit NV-Zentren in dipolär gekoppelten Proben

Diamantbasierte Quantensensoren haben hochauflösende NMR-Spektroskopie im Mikromaßstab in Szenarien ermöglicht, in denen schnelle molekulare Bewegungen dipolare Interaktionen zwischen Zielkernen durch Mittelung ausgleichen. In Proben mit geringer Diffusion stellen omnipräsente dipolare Kopplungen eine Herausforderung für die Gewinnung relevanter spektroskopischer Informationen dar. In dieser Arbeit präsentieren wir ein Protokoll, das das Scannen von Kernspins in dipolär gekoppelten Proben bei hohen Magnetfeldern mit einem Sensor auf der Basis von Stickstoff-Vakanz (NV) Ensembles ermöglicht. Unser Protokoll basiert auf der synchronisierten Zuführung von Radiofrequenz- (RF) und Mikrowellen- (MW) Strahlung, um Kopplungen zwischen Kernen in der gescannten Probe zu eliminieren und gezielt Energieverschiebungen aus der Magnetisierungsdynamik der Probe effizient zu extrahieren. Darüber hinaus ist die Methode so gestaltet, dass sie bei hohen Magnetfeldern arbeitet, was zu einer größeren thermischen Polarisation der Probe und folglich zu einem erhöhten NMR-Signal führt. Die Präzision unserer Methode wird letztlich durch die Kohärenzzeit der Probe begrenzt, was eine genaue Identifikation relevanter Energieverschiebungen in Festkörper-Systemen ermöglicht.