從生物學領域的到物理學領域，顯微成像使我們對世界有了更多的認識，進而推動了科學的進步。現在，隨著自旋電子學和微型磁性器件的出現，越來越需要在納米尺度上成像以檢測物質的量子特性，例如電子自旋、鐵磁體中的磁疇結構和超導體中的磁渦旋。

金剛石中的氮空位(NV)對可以與原子力顯微鏡（AFM）結合以完成局部磁成像，并且可以在室溫和壓力下工作。然而，制造這些探針通常涉及復雜的技術，無法對探針的形狀和大小進行太多控制。

在新研究中，日本高級科學技術研究所的科學家團隊解決了這個問題。他們使用結合激光切割和聚焦離子束 (FIB) 的新技術，實現了對金剛石探針形狀的高度控制。

首先，該團隊通過將氮離子注入到大塊金剛石中來創建 NV 中心。接下來，他們對相反的表面進行了拋光處理，并使用激光切割技術生產了多個棒狀部件。然后，他們將其中一根金剛石棒連接到 AFM 探針的尖端，并使用 FIB 處理將金剛石棒的前表面變成最終的探針形狀。

最后，該團隊使用探針，對磁帶中的周期性磁疇結構進行了成像。研究人員認為，這種新的方法將拓寬量子成像探針的適用性。而量子測量和傳感技術，有望在未來徹底變革支持社會基礎設施的系統。

該研究論文題為“Scanning diamond NV center magnetometer probe fabricated by laser cutting and focused ion beam milling”，已發表在Journal of Applied Physics上。

論文原文：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0072973