Fotodinâmica dependente de campo magnético de defeitos NV únicos no diamante: uma aplicação à imagem magnética qualitativa totalmente óptica

A magnetometria e a imagem magnética com defeitos de vacância de nitrogênio (NV) dependem da detecção óptica de ressonância do spin eletrônico (ESR). Essa técnica é inherentemente limitada a campos magnéticos que são fracos para evitar a mistura de spins eletrônicos. Aqui, focamos no regime de alto campo fora do eixo, onde a mistura de spins altera a dinâmica de spins do defeito NV. Estudamos de maneira quantitativa a dependência óptica do defeito NV em relação ao vetor de campo magnético B. Medições de fotoluminescência (PL) resolvidas pela dependência do campo magnético são comparadas a um modelo de sete níveis do defeito NV que leva em conta a mistura de spins induzida pelo campo. O modelo descreve a diminuição em (i) contraste de ESR, (ii) intensidade de PL e (iii) tempo de vida dos níveis com um aumento do campo magnético fora do eixo. Em seguida, mostramos que esses efeitos podem ser utilizados para realizar imagens magnéticas totalmente ópticas no regime de alto campo magnético fora do eixo. Usando um defeito NV escaneável, mapeamos o campo disperso de um disco rígido magnético através da imagem de PL e do tempo de vida. Este método totalmente óptico para alto campo magnético em escala nanométrica pode ser de interesse no campo do nanomagnetismo, já que amostras produzem campos superiores a várias dezenas de milliteslas.