MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017357644
■00520260202103540
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798280720862
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32040889
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aXue,  Ruolan.▼0(orcid)0000-0001-5319-3537
■24510▼aNano-Scale  Noise  Spectroscopy  for  Materials  Applications
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a174  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Yacoby,  Amir.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2025.
■520    ▼aThe  rise  of  two-dimensional  (2D)  materials  has  opened  new  frontiers  for  exploring  low-dimensional  physics.  These  systems  exhibit  distinct  electronic  and  spin  behaviors  compared  to  their  3D  counterparts,  and  offer  tunability  through  stacking,  twisting,  and  thicknesses  control.  Yet,  their  micrometer-scale  lateral  size  and  atomic-scale  thickness  pose  a  major  challenge  for  conventional  condensed  matter  probes,  calling  for  highly  sensitive,  local  measurement  techniques.In  parallel,  quantum  information  science  has  also  made  exciting  technological  advancements  in  the  past  decades.  Quantum  sensing,  built  on  the  precise  control  of  coherent  quantum  systems,  has  become  a  powerful  tool  in  precision  metrology,  biosensing,  and  condensed  matter  physics.  Among  various  platforms,  nitrogen-vacancy  (NV)  centers  in  diamond,  originally  developed  for  quantum  networks,  have  emerged  as  a  highly  sensitive,  non-invasive  nanoscale  probe  for  studying  spin  and  charge  dynamics.NV  centers  have  already  proven  their  value  through  pioneering  studies  of  magnetic  and  electronic  properties  in  quantum  materials,  often  cross-validated  by  optical  spectroscopy  and  electronic  transport.  These  early  efforts  paved  the  foundation  for  using  NV  magnetometry  as  a  standalone  probe  to  uncover  new  physics.  With  a  mature  understanding  of  device  fabrication,  spin-sample  coupling,  and  coherent  control  techniques,  NV-based  sensing  now  accesses  previously  unreachable  regimes  of  spatial,  spectral,  and  temporal  resolution  in  condensed  matter  systems.This  thesis  is  driven  by  the  question:  What  makes  NV  centers  uniquely  powerful  as  magnetometers  for  condensed  matter  research?  Specifically,  how  do  their  quantum  coherence  and  sensitivity  in  momentum  and  frequency  space  enable  access  to  new  physical  phenomena?The  thesis  presents  work  that  spans  both  validation  and  discovery.  First,  we  used  NV  AC  magnetometry  to  measure  the  magnetic  penetration  depth  in  the  2D  cuprate  superconductor  BSCCO,  obtaining  values  and  temperature  scaling  consistent  with  established  results.  This  part  is  discussed  in  Chapter  5.  More  significantly,  we  uncovered  a  new  regime  of  spin  transport  in  atomically  thin  Heisenberg  ferromagnets:  magnon  hydrodynamic  transport.  Through  the  coherent  spin  response  of  NV  centers,  we  directly  observed  magnon  second  sound-an  analog  of  collective  density  wave  in  fluid.  This  work  also  expands  the  experimental  toolkit  for  studying  fluctuation-dissipation  phenomena  in  low-dimensional  magnets  with  spin  decoherence  properties.This  thesis  begins  with  an  overview  of  quantum  sensing  with  NV  centers  and  recent  advances  in  understanding  2D  magnetic  materials.  I  then  introduce  NV  noise  spectroscopy-the  central  technique  enabling  the  discovery  of  magnon  hydrodynamics.  Chapters  3  and  4  present  experimental  observations  and  theoretical  insights  into  magnon  hydrodynamic  transport.  Finally,  Chapter  5  summarizes  our  independent  BSCCO  measurements  and  ongoing  efforts  toward  wide-field  NV  methodologies,  providing  a  complete  record  of  our  contributions  to  this  emerging  field.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aElectromagnetics
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼a2D  materials
■653    ▼aMagnetism
■653    ▼aMagnon  hydrodynamics
■653    ▼aQuantum  sensing
■653    ▼aSuperconductivity
■690    ▼a0611
■690    ▼a0599
■690    ▼a0794
■690    ▼a0607
■71020▼aHarvard  University▼bEngineering  and  Applied  Sciences  -  Applied  Physics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357644▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books