光學檢測磁共振（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）技術來探測樣品的磁學性質而受到廣泛關注。這種原子大小的NV中心具有自旋依賴的光致發光特性，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供應商，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自旋狀態制備和讀出）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是閉循環低溫恒溫器系列中的佼佼者，可提供1.65 K的連續基礎溫度、1.65至300 K的自動溫度和磁場控制，以及定制化的超導磁體。它甚至可以在300 K下產生全磁場，具有優異的溫度穩定性，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先選擇，無論是磁輸運測量、共焦顯微鏡和光譜學或掃描探針顯微鏡。而attoDRY2200低震動無液氦磁體與恒溫器使得基于NV色心技術的光學檢測磁共振（ODMR）成像測量在閉循環低溫恒溫器內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）作為設計理想材料性能的合適場所，近年來受到了廣泛關注。由于潛在的自旋電子學應用，磁性范德華材料特別有吸引力。J?rg Wrachtrup（德國斯圖加特大學）小組通過低溫氮空位（NV）磁強計研究了原子薄的CrBr3中作為磁場函數的疇壁動力學。通過使用量子傳感器（NV中心）實現這種相當新的掃描技術，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. 超導穹頂內量子相變的探測
非常規超導體（UCS）一直是物理學家們關注的焦點，他們希望利用高溫超導，為未來更經濟、可持續的能源利用鋪平道路。闡明反鐵磁量子相變（QPT）和超導態之間的相互作用對于理解UCS至關重要。在實驗上，這種相互作用通常從正常狀態側進行探測。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，從超導側對其進行了探測，方法是在attocube公司低溫恒溫器中使用attoAFM/CFM進行NV磁測量。他們的結果顯示，λ的峰值與QPT一致，該結果出乎意料地表明，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，這在技術上可能對數據存儲或傳感器有用。三碘化鉻（CrI3）是一種罕見的具有本征磁性的vdWM。巴塞爾大學（瑞士）帕特里克·馬列廷斯基的量子傳感小組在理解其性質方面取得了突破：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層的多層中的可比磁化值，而具有偶數層的層中沒有磁化，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的微觀機制?；赼ttoAFM/CFM，Patrick Maletinsky小組（巴塞爾大學）報告了使用NV中心磁強計的低溫測量。該團隊的技術允許以高靈敏度和空間分辨率提取YBCO中單個超導渦流的局部磁場的定量數據。通過確定局部倫敦穿透深度，作者發現所謂的珍珠渦模型比標準單極模型更好地解釋了數據，并允許擬合其他參數。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用已經發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器件有用，因此它們的納米尺度表征是實現實際應用的重要步驟。正如Vincent Jaques團隊在《科學》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，通過局部加熱誘導跳躍，疇壁可以沿著導線移動。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
? 商業化探針
? 可升級 MFM，PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能
相關產品：
1、低震動無液氦磁體與恒溫器-attoDRY
