Realizzazione e studio di un insieme dipolare di spin unidimensionale nel diamante

Abstract degli autori

La dimensionalità svolge un ruolo centrale nel determinare il comportamento collettivo dei sistemi quantistici interagenti. Progettare insiemi fortemente interagenti di difetti di spin allo stato solido in dimensioni ridotte resta una sfida significativa all’interfaccia tra scienze applicate e fondamentali. Qui realizziamo e caratterizziamo una catena di spin quasi unidimensionale nel diamante, disordinata nelle posizioni e costituita da difetti di azoto sostituzionali otticamente oscuri (centri P1) e da centri sonda azoto-vacanza (NV) accessibili otticamente. Il nostro approccio sfrutta l’incorporazione preferenziale dell’azoto lungo i raggruppamenti di gradini che si formano durante la deposizione chimica da fase vapore, ottenendo così un confinamento sia laterale sia verticale. Combinando la caratterizzazione dei materiali con risoluzione spaziale e il rilevamento quantistico su scala nanometrica, stabiliamo il carattere unidimensionale dell’insieme di spin P1 otticamente oscuro e non polarizzato. Utilizziamo quindi la spettroscopia di correlazione per sondare le autocorrelazioni locali degli spin e studiare il trasporto dipolare di spin a temperatura infinita. I nostri risultati stabiliscono una via basata sui materiali per progettare sistemi quantistici di spin a bassa dimensionalità.