Research press release


Nature Photonics

Imaging colour centres on the nanoscale

科学者らは、ダイヤモンド格子内部の個々の色中心を、これまでにない5.8ナノメートルという優れた分解能で画像化した。この研究はNature Photonics(電子版)に報告されるが、固体単一光子源の開発や量子情報処理の発展に役立つことが確実視されている。

従来、画像化システムにはいわゆる回折限界があるため、これらの色中心(ダイヤモンド格子中の2個の炭素原子と置き換わった1個の窒素原子に起因する発光欠陥)を画像化することは困難であった。色中心間の距離は照射光の波長の半分未満だからである。S Hellらは今回、目標物の周りの物体の蛍光を抑制し、目標物だけを蛍光発光させることにより回折限界を克服できる誘導放出抑制(STED)顕微鏡法を用いて、これらの色中心を画像化した。Hellらは、照射光の波長の100分の1より小さい、5.8ナノメートルの分解能を実現している。またHellらは、ナノメートルの10分の1のオーダーの精度で、欠陥の位置を決定することができた。

Scientists have imaged individual fluorescent colour centres inside a diamond lattice with an unprecedented resolution of 5.8 nanometres. The study, published online in Nature Photonics, looks set to aid the development of solid-state single-photon sources and quantum information processing.

In the past, because of the so-called diffraction-limit for imaging systems, it has been difficult to image these colour centres ? light-emitting defects that result from a nitrogen atom replacing two carbon atoms in the diamond lattice ? because they are separated by less than half the wavelength of the illumination light. Stefan Hell and co-workers have now imaged these centres using stimulated emission depletion microscopy ? which overcomes the limitation by depleting the fluorescence of the objects around a target, leaving only the target to fluoresce. They achieve a resolving power of 5.8 nanometres, which is over 100 times smaller than the wavelength of the illumination light. They were also able to determine the location of the defects with a precision of the order of tenths of nanometres.

doi: 10.1038/nphoton.2009.002

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