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Observation of the linewidth broadening of single spins in diamond nanoparticles in aqueous fluid and its relation to the rotational Brownian motion

机译：水性流体中金刚石纳米粒子单旋线宽加宽的观察及其与旋转布朗运动的关系

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Capturing the fast rotational motion of single nanoparticles has been hindered owing to the difficulty of acquiring directional information under the optical diffraction limit. Here, we report the linewidth broadening of the electron spin resonance of single nitrogen vacancy (NV) centers that matches the rotational diffusion constant of the host nanodiamonds. When nanodiamonds are gradually detached from the substrates that they were fixed to, their optically detected spin resonance peaks are broadened by 1.8 MHz, which corresponds to the rotational diffusion constant of nanoparticles with a diameter of 11.4 nm from the Einstein–Smoluchowski relation.
机译：由于难以在光学衍射极限下获取方向信息，因此阻碍了捕获单个纳米粒子的快速旋转运动。在这里，我们报告的单个氮空位（NV）中心的电子自旋共振的线宽加宽与主机纳米金刚石的旋转扩散常数匹配。当纳米金刚石从固定的基质上逐渐脱离时，其光学检测到的自旋共振峰将扩大1.8 MHz，这与爱因斯坦-斯莫卢霍夫斯基关系中直径为11.4 nm的纳米粒子的旋转扩散常数相对应。

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