AMO Physics in Cryogenic Matrices
低温基质中的 AMO 物理
基本信息
- 批准号:2309280
- 负责人:
- 金额:$ 55.42万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Atoms and molecules have been used to create some of the world's most sensitive sensors, due to their favorable quantum properties. Prior work has shown that atoms trapped in “cryogenic matrices” — frozen gasses such as solid neon and hydrogen — preserve many of these crucial quantum properties, and that it is possible to isolate and interact with single atoms in such solids. In this project, the research team will (1) continue to investigate the properties of atoms and molecules in these cryogenic solids and (2) use them to develop single-atom quantum sensors. This has the potential to not only advance this particular field, but also to develop new sensing tools for other fields of physics, chemistry, and biology. The undergraduate and graduate students working on the project will be trained in experimental techniques with wide applicability in experimental science, particularly in quantum information science.The project has two primary goals. The first is to measure the nuclear spin coherence of ensembles of molecules implanted in solid parahydrogen. These measurements will shed light on the motion of the molecules within the “quantum solid” of parahydrogen. Moreover, if the nuclear spin coherence is favorable, this system will be of use in precision-measurement experiments for improving our understanding of fundamental physics, such as the search for a permanent electric dipole. The second is to use a single rubidium atom implanted in solid neon as a nuclear magnetic resonance (NMR) sensor capable of measure the NMR signal of a single nuclear spin. If successful, this would give scientists the capability of performing NMR measurements of single molecules, a long-sought goal. Additionally, this would be a crucial first step towards developing new methods to image the structure of a single molecule, a potentially transformative technology for chemistry and biology.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
原子和分子由于其有利的量子特性而被用来制造一些世界上最敏感的传感器,此前的研究表明,被困在“低温基质”(固体氖气和氢气等冷冻气体)中的原子保存了许多重要的传感器。量子特性,并且可以分离此类固体中的单个原子并与之相互作用。在该项目中,研究团队将(1)继续研究这些低温固体中原子和分子的特性,以及(2)利用它们来研究低温固体中的原子和分子的特性。发展单原子量子传感器不仅有可能推动这一特定领域的发展,而且有可能为物理、化学和生物学其他领域开发新的传感工具。从事该项目的本科生和研究生将接受实验培训。该技术在实验科学,特别是量子信息科学中具有广泛的适用性。该项目有两个主要目标,即测量植入固体仲氢中的分子整体的核自旋相干性。这些测量将揭示分子的运动。在“量子固体”内此外,如果核自旋相干性良好,该系统将可用于精密测量实验,以提高我们对基础物理的理解,例如寻找永久电偶极子。第二个是使用单个铷原子。植入固体氖中作为核磁共振(NMR)传感器,能够测量单个核自旋的核磁共振信号,如果成功,这将使科学家能够对单个分子进行核磁共振测量,这将是一个长期追求的目标。这是开发单分子结构成像新方法的关键第一步,这是一种潜在的化学和生物学变革技术。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响进行评估,被认为值得支持审查标准。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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