近日，我校物理学院量子精密测量团队利用径向涡旋光实现了固态金刚石NV色心的直接成像和精确轴向定位，相关成果以“Visualized axial localization of nitrogen-vacancy center in bulk diamond assisted by radially polarized beam”为题于2024年9月13日发表于ACS Photonics（中科院1区）上。这一成果为纳米尺度的矢量磁场探测、生物细胞的翻转探测等提供了可快速实施的有效解决方案，具有重要的应用价值。

传统测量方法是在给定的磁场条件下，可以通过测量一系列光探测磁共振谱来确定NV轴的轴向。但是整个测量过程非常耗时，容易受到背景噪声和粒子漂移的影响，阻碍了其在动态磁场和旋转中的应用。径向涡旋光会因为在强聚焦处产生的纵向分量，打破了荧光图案的对称性，使得我们能准确定位NV色心的轴向。在此基础上，我们考虑了光在通过不同折射率的介质后横向分量和纵向分量光强的变化以及电偶极子的荧光收集效率，仿真得到了理论上的荧光图案。在实验中，研究人员展示了不同NV色心在涡旋光场照射下的荧光图案以及通过数值解析得到的NV方向信息，并进行了误差分析（如图1）。

硕士生朱毅和王杨鹏为共同第一作者，陈冰教授和范经纬副研究员为该工作的通讯作者，其他主要作者为耿建培教授和于志飞老师，合肥工业大学为第一单位。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、安徽省重大研究专项等资助。

图1. 金刚石NV色心在涡旋光场下的荧光成像和磁场方向测量

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.4c01292

于志飞/图、文   高伟清/审核