Plāno kārtiņu un NV centru divvirzienu izpēte

Projekta nosaukums:Plāno kārtiņu un NV centru divvirzienu izpēte

Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/1/16/024

Projekta sadarbības partneri (ja ir): Linšēpingas universitēte, Zviedrija (Materiālzinātne un dizains, Plāno kārtiņu nodaļa, Fizikas, ķīmijas un bioloģijas departaments)
Projekta īstenošanas termiņš: 01.11.2017. - 31.10.2020.
Projekta kopējais finansējums, LU daļa:133806.00 EUR, LU daļa 6690.30 EUR
Projekta mērķis: Šī projektu mērķis ir veicināt starpdisciplināru un starptautisku, abpusēji izdevīgu sadarbību starp diviem fizikas nozarēm. Šajā projektā tiks mērītas plāno kārtiņu magnētiskās īpašības (izveidotas Linšēpingas universitātē Zviedrijā), bet paši mērījumi notiks Latvijas Universitātes Lāzeru Centrā, izmantojot slāpekļa vakances (NV) centrus dimanta kristāla režģī.
Šis projekts koncentrējas uz diviem aspektiem plāno kārtiņu tehnoloģijā: no vienas puses ir mēģinājums uzlabot plāno kārtiņu raksturošanu procesu, kas ir svarīgs, lai izveidotu plānās kārtiņas dažādiem pielietojumiem, un, no otras puses, ir plāno kārtiņu pielietojumi, lai uzlabotu efektus magnētiskā lauka mērīšanai, izmantojot slāpekļa vakances krāsu centrus dimanta kristālrežģī.
Projekta rezultāti:

• Magnētiskā lauka etalona plānās kārtiņas izveide magnētiskā lauka attēlošanas eksperimentiem, kuros tiek izmantoti NV krāsu centri dimanta kristālā

• Plāno kārtiņu radīto magnētisko attēlošana/ mērīšana istabas temperatūrā un zemu magnētisko lauku režīmā, izmantojot NV centrus dimanta kristālā.

• Plāno kārtiņu radīto magnētisko lauku attēlošanas vai relaksometrijas mērījumi, lai izpētītu fāzu pārejas un savstarpēji konkurējošo magnētisko lauku mijiedarbības augstu magnētisko lauku (līdz 1 T) un/ vai zemu temperatūru režīmā, izmantojot NV centrus dimanta kristālā.

• NV centru dimanta kristālā un/vai dimantu nanokristālos luminescences īpašību uzlabošana pārklājot tos ar funkcionalizētām plānajām kārtiņām.

Plānotais publikāciju apjoms: 3 zinātniskās publikācijas ar citējamības indeksu, kas sasniedz 50% no nozarē esošā, kā arī viena populārzinātniska publikācija.

Projekta pirmajā ceturksnī pēc zinātniskā plāna bija paredzēts koncentrēties uz plāno kārtiņu izveidi uz parauga virsmas, taču pētījuma gaita lika sākotnēji koncentrēties uz "magnētiskā lauka attēlošanas" iekārtas uzlabošanu, un plāno kārtiņu izveidi uz paraugstikliņu virsmas. Iemesls tam ir jauna veida mikroviļņu pievada izveide, kas nepieciešama, lai pētītu plānotos paraugus. Tādējādi iegūtas priekšzināšanas kārtiņu adhēzijas īpašību izvēlei un izveidots absolūti nepieciešam elements magnētiskā lauka attēlu iegūšanai.

Projekta otrajā ceturksnī lielākā daļa laika tika veltīta eksperimentālās iekārtas optimālas darbības nodrošināšanai, kas sevī ietver gan tiešu eksperimentālās sistēmas uzlabošanu un regulēšanu, gan atbilstošas programmatūras izveidi. Pēc sistēmas pārveidojumiem uzlabota mehāniskā stabilitāte un iegūto attēlu kvalitāte. Jaunizveidotā eksperimentālās iekārtas vadības programmatūra ļauj mērījumus veikt ātrāk un kvalitatīvāk.

Projekta trešajā ceturksnī veikti veiksmīgi eksperimentālās iekārtas izmēģinājumi, kā arī reālu magnētisko struktūru mērījumi, kas sevī iekļauj gan magnētiskas mikrostruktūras, gan magnētisku domēnu radītos magnētiskā lauka sadalījumus plānajās kārtiņās. Iegūtie rezultāti prezentēti divās starptautiskās konferencēs (EGAS 50 un ICAP 26). Līdz ar to sasniegti arī pirmie rezultātu rādītāji (konferenču tēzes) divās aktuālajās projekta aktivitātēs

• Magnētiskā lauka etalona plānās kārtiņas izveide magnētiskā lauka attēlošanas eksperimentiem, kuros tiek izmantoti NV krāsu centri dimanta kristālā
• Plāno kārtiņu radīto magnētisko attēlošana/ mērīšana istabas temperatūrā un zemu magnētisko lauku režīmā, izmantojot NV centrus dimanta kristālā.

Projekta ceturtajā ceturksnī veikti mērījumi vairākiem magnētisku plāno kārtiņu paraugiem, tādējādi iegūts apjomīgs magnētisko attēlu klāsts, kas vēlāk būs izmantojams zinātniskas publikācijas veidošanā. Tā pat ir noritējis darbs pie dažādu trokšņu cēloņu novēršanas (magnētisko lauku attēlu kvalitātes uzlabošanas), kuriem kā galvenie piemēri minami temperatūras efekti un optiskā izgaismojuma efekti. Šo darbību rezultātā izdevies pilnīgi atbrīvoties no temperatūras svārstību radītajiem trokšņiem, un ir izdevies būtiski samazināt arī izgaismojuma radīto trokšņu apmēru. Tā pat iegūtie rezultāti prezentēti starptautiskā zinātniskā konferencē "Laser Physics 2018", kā arī starptautiskā darbnīcā "International Workshop on Optical Magnetometry".

Projekta piektajā ceturksnī tika izdarīti plāno kārtiņu magnētisko īpašību mērījumi, uzmanību vēršot uz piemaisījumu radīto magnētisko defektu un mehāniski radīto defektu magnētisko lauku anomāliju izpētei. Tā pat tika izveidots dizains plānās atsauces (etalona) kārtiņas izveidei, izvēloties labākos pieejamos materiālus un metodes. Pateicoties sadarbības partneriem - Linšēpingas Universitātei Zviedrijā, šis dizains arī tika uzputināts uz dimanta virsmas un ir atsūtīts atpakaļ uz Latviju. Norisinājās darbs arī pie eksperimentālās iekārtas dizaina izmaiņām, lai varētu nodrošināt lāzera apgaismojumu veidā, kas nemijiedarbojas ar pētāmajiem paraugiem. Tā pat šajā laikā tika uzrakstīts populārzinātnisks raksts Latvijas Universitātes fonda plānotajam izdevumam „Perpetuum mobile" (šobrīd vēl nav publicēts). Jāatzīmē, ka Tika apmeklēts Izglītības un zinātnes ministrijas rīkotais mediju treniņš, lai uzlabotu prasmes komunicēt ar žurnālistiem un sabiedrību.

Projekta sestajā ceturksnī tika izveidots jauns atsauces kārtiņas dizains. Šoreiz kā adhezīvais materiāls tika izmantot hroms, kas no iepriekš iepriekš veidotajām plāno kārtiņu kombinācijām, bija zināms kā materiāls ar lieliskām adhezīvām īpašībām. Pa virsu tam tika putināts zelta slānītis (~350 nm biezs). Slāņa relatīvi lielais biezums skaidrojams ar to, ka zeltam ir par aptuveni par vienu lieluma kārtu vājāka magnētiskā uzņēmība kā platīnam. Arī ģeometriskais dizains bija relatīvi vienkāršāks - aptuveni vienu mm bieza josla pāri visam dimanta paraugam (3x3 mm). Ar šo jauno atsauces kārtiņu arī veikti veiksmīgi mērījumi, iegūstot atsauces kārtiņas magnētiskos attēlus.

Tā pat veikti vairāki sistēmas uzlabojumi: optiskās sistēmas optimizācija, paraugstikliņa ar dimanta parauga jauna turētāja izveide (jo iepriekšējais dizains neļāva mērīt objektus, kas lielāki par ~1 cm^2. Veikti mērījumi ar plānām kārtiņām kurās veikts magnētisks informācijas ieraksts.

Lai sagatavotos mērījumiem šķidrā slāpekļa temperatūrā tika izveidots 3D dizains pārejai starp kriostata "kāju" un djuāra atveri. Šī pāreja tika 3D izprintētēta no PLA plastmasas. Kriostata "kājas" nesavietojamība ar djuāru prasīja vēl vienu modifikāciju - termoizolāciju tai "kājas" daļai, kas atrodas ārpus djuāra. No siltumizolācijas materiāliem, izmantojot tā saucamo "hot wire" tehniku, tika izveidots ~1 m garš siltumizolācijas slānis. Tagad šķidrā slāpekļa djuārs ir stabili savietojams ar kriostatu, kas ir nepieciešams mērījumiem pie zemām temperatūrām.

Projekta septītajā ceturksnī uzsākts darbs pie optiskās sistēmas izveides, kas nepieciešama mērījumu veikšanai pie šķidrā slāpekļa temperatūras kriostatā. Izveidota daļa no tā saucamās "būru sistēmas", kas ļauj ierosinošo optisko signālu nogādāt uz dimanta kristāla, un vienlaicīgi savākt izstaroto luminiscenci un novadīt to uz kameru. Šīs sistēmas atšķirība ir tā, ka ierosinošo sistēmu nepieciešams atdalīt no savācošās sistēmas, jo iepriekš izmantotais epifluoriscentais dizains ļauj lāzera gaismai sildīt paraugu, kas ir ļoti nevēlams efekts gadījumā, kad paraugu īpašību izmaiņa no temperatūras ir galvenais izpētes aspekts. Tā pat šai sistēmai nepieciešams specifisks dimanta kristāls - pareiza kristālisko asu orientācija pret plakano virsmu, kā arī slīpēta vismaz viena sānu virsma. Šīs īpašības prasīja nopietnu izpēti dažādu kristālu audzētāju piedāvājumos, kā arī komunikāciju ar ražotājiem. Tā rezultātā atrasta kompānija, kas gatava izaudzēt dimanta kristālu ar konkrētu kristālisko asu orientāciju, tomēr malu slīpēšanu būs jāmeklē citur.

Šī ceturkšņa ietvaros veikti arī magnētisko plāno kārtiņu mērījumi uz cietā diska (kas klasiski tiek izmantots informācijas ierakstam datoros) mērījumi, kas palīdz prezentēt pētījuma rezultātus plašāk saprotamā veidā. Tā pat veikta arī sistēmas uzlabošana atsauces plānās kārtiņas mērījumiem istabas temperatūrā, lai mazinātu lāzera starojuma radītos efektus (atstarošanās no atspīdošām plānajām kārtiņām, un spēcīga gaismas absorbcija, kas var radīt strukturālas izmaiņas, kārtiņām, kas absorbē zaļo gaismu).

Tā pat septītajā ceturksnī apmeklēts starptautisks simpozijs LATSIS 2019, kurā prezentēti iegūtie rezultāti, kas iegūti WP1 (atsauces plānā kārtiņa sistēmu kalibrācijai) un WP2 (magnētisku struktūru mērīšana plānās kārtiņās istabas temperatūrā) ietvaros.

Projekta astotajā ceturksnī sadarbībā ar pertnerinstitūciju (Linšēpingas Universitāte, Zviedrija) un LU CFI izstrādāta un sākta realizēt ideja, kas balstās uz tiem pašiem principiem, kas bija paredzēti sākumā, tomēr sniedz labāku rezultātu:

1) Atrasta jauna metode (no šī projekta viedokļa) kā uz dimanta virsmas uzveidot etalona plānās kārtiņas - "spin coating" metodei kombinācijā ar lāzerlitogrāfiju vajadzētu dot salīdzinoši lielu etalona kārtiņu "režģi", kas būtiski palielina pētāmo laukumu, tādējadi dodot iespēju ar vienu uzputināšanas reizi raksturot visu parauga virsmu. Tādējādi šī metode varētu būt daudz ērtāka un ātrāka.
2) Pēc dažādu īpašību kopuma atrasts etalona kārtiņas materiāls, kas nodrošina vairāku vēlamu īpašību kopumu. Šis materiāls ir hroma oksīds (Cr2O3). Viena no materiāla priekšrocībām ir labas adhezīvās īpašības, kas noņem vajadzību pēc papildus citu materiālu slāņiem starp dimantu un etalona kārtiņu. Tas nozīmē vieglāku skaitliskās modelēšanas procesu, kā arī vieglāk interpretējamus kārtiņas biezuma mērījumus. Otra priekšrocība ir šī materiāla magnētiskā uzņēmība, kas atbild par to, kādu magnētisko lauku tā radīs. Ja līdz šim izmantotajiem materiāliem augstākā magnētiskā uzņēmība bija platīnam (+201.9·10−6 cm3/mol), tad Cr2O3 tā ir +1960.0×10−6 cm3/mol. Kā redzams atšķirība ir gandrīz 10 reizes, kam vajadzētu novest pie atbilstoša signāls pret troksni uzlabojuma.

Šobrīd ir izdevies uz dimanta virsmas uzklāt fotorezistu (litogrāfiskās maskas pamats), kas nozīmē, ka lāzerlitogrāfijai vajadzētu norisināties bez problēmām. Šobrīd tiek risināta plānās kārtiņas uznešanas problēma, jo ir vismaz divas principiāli atšķirīgas uzputināšanas metodes (termiskā iztvaicēšana un magnetrona uzputināšana), starp kurām jāizvēlas efektīvāko. Un jāatrisina Cr2O3 kodināšanas problēma, jo Cr2O3 ir ķīmiski izturīgs materiāls, ko nevar izšķīdināt vienkāršās skābēs.
Norises vieta

Attiecībā uz mērījumiem spēcīgos magnētiskos laukos un zemās temperatūrās, šobrīd gandrīz pabeigta magnētiskā lauka attēlošanas iekārta, kas radīta lai mērītu efektus lielos magnētiskos laukus un pie zemām temperatūrām. Šajā ceturksnī ļoti daudz darba veltīts visas sistēmas mehāniskās stabilitātes uzlabošanai, jo vairākas iepriekšējās sistēmas versijas nespēja nodrošināt nepieciešamo kvalitāti. Problēmas bija saistītas ar to, ka eksperimenta optisko sistēmu nākas pastiept relatīvi garu, lai ar to varētu novērot elektromagnēta iekšienē notiekošos mērījumus. Tomēr sistēma kuras pašas masa ir salīdzinoši neliela (būru sistēma), bet kuras galā atrodas relatīvi liela masa (specifiskas objektīvs, kas nepieciešamas šāda veida mērījumiem), izrādījās izaicinājumu pilna. Šobrīd atrisinātas daudzas problēmas, sistēmas savienojumu vietās ievietojot svārstības izolējošas gumijas starplikas (tas izdarīts gan optiskās sistēmas balsta daļai, gan optiskās sistēmas mehāniskajiem stiprinājumiem pie balsta daļas, gan arī kriostata balsta sistēmai).
Tā pat atrisinātas vairākas problēmas ar vakuumsistēmu un tās sūcēm, kā arī kriostatā izveidota mikroviļņu pievada sistēma, kas nav nopērkams standarta risinājums. Nākošās darbības ar eksperimentālo sistēmu sevī ietver šķidrā slāpekļa pieslēgšanu, elektromagnēta radītā lauka stabilitātes novērtēšanu, un tālāk arī sistēmas pārbaudes mērījumu veikšanu (ko iespējams izdarīt arī bez jaunajiem dimanta paraugiem, kas aprakstīti nākošajā rindkopā).

Kā atsevišķa daļa jāmin šiem eksperimentiem nepieciešamā jaunu dimantu paraugu iegādāšanās/izveide. Šobrīd no ražotāja Japānā piegādāti mākslīgi audzētie dimanta kristāli ar specifisku kristālrežģa orientāciju, un tie jau pabijuši uz slīpēšanu Beļģijā (jo, izrādās, šādu dimanta kvadrātiņu šaurās malas slīpēšanu nevēlas uzņemties neviens no man zināmajiem ražotājiem - visticamāk iespējamo paraugu bojājumu dēļ). Tālāk šiem paraugiem vajadzīga apstarošana ar joniem, lai radītu nepieciešamās vakances. Lai to izdarītu, veikta virkne simulāciju (SRIM), lai atlasītu atbilstošākos jonus, kā arī piemeklētu atbilstošās enerģijas. Wolfram Mathematica vidē izveidota simulācija, kas simulē vakanču difūziju (kustību) tālākajā apstrādes procesā (pēc apstarošanas) - karsēšana, kas nepieciešama, lai vakances sakombinētos ar slāpekļa atomiem, kā arī dimanta kristālrežģis pārkārtotos mazinot iekšējos spriegumus. Šobrīd vēl tiek meklēta labākā kombinācija no abu augstākminētu simulāciju kombinācijas.

Projekta devītajā ceturksnī WP1 ietvaros sadarbībā ar pertnerinstitūciju (Linšēpingas Universitātes Materiālzinātnes un dizaina grupu) un LU CFI uz dimanta kristāla virsmas izveidota Cr2O3 plāno kārtiņu struktūra, kas veidota no 10x10 mikrometru izmēra kvadrātiņiem, kas uz visām pusēm atrodas 10 mikrometru lielā attālumā no tuvākā kaimiņa. Kārtiņu biezums ir 220 nm. Tāpat veikti šo kārtiņu mērījumi, un iegūti nepieciešami dati publikācijas izveidei - iegūti divi attēlu komplekti, viens pie istabas temperatūras, un otrs pie 34 grādu lielas temperatūras. Jāatzīmē, ka Cr2O3 magnētiskās īpašības mainās tieši pie 34 Celsija grādiem, tādējādi redzama magnētisko īpašību pāreja, kas kombinācijā ar Cr2O3 fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām sasniedz WP1 solīto: robustas etalona kārtiņas izveidi. Uzsākts darbs arī pie publikācijas, jau izveidota ievada daļa, kā arī eksperimentālās iekārtas apraksta daļa. Turpinot iegūto datu analīzi un apstrādi tuvāko nedēļu laikā tiks pabeigta arī rezultātu apraksta daļa. Publikācijas melnraksts pievienots sadaļā Rezultātu dok. ar nosaukumu "WP1 publikacijas melnraksts".

Kas attiecas uz WP3, šī ceturkšņa laikā saņemts jauns turbomolekulārais vakuumsūknis un vakuumsistēmas savienojošās komponentes, kā arī jauns vakuuma mērītājs, kas tagad ir savienotas kopā veidojot noslēgtu vakuumsistēmu, kas arī ir nepieciešama mērījumiem. Tā pat veiktas elektromagnēta radītā magnētiskā lauka stabilitātes pārbaudes, un iegūtie rezultāti bija ļoti apmierinoši, jo pat pie 6000 G spēcīga magnētiskā lauka, lauka vērtības svārstības nebija novērojamas. Lai varētu sagatavot kriostata galvas, pētāmā parauga un dimanta kristāla ģeometriski precīzu konfigurāciju izveidota vēl viena eksperimentālā sistēma (palīgsistēma), kas bāzēta uz Helmholca trīs asu spoļu sistēmu, kas ļauj daudz ērtāk regulēt dimanta rotāciju pret magnētisko lauku. Šo darbību iepriekš bija jādara elektromagnēta iekšpusē, kas bija ļoti neērti, turklāt radīja risku bojāt pētāmo paraugu. Jaunie dimanta paraugi pēc visiem apstrādes etapiem ir saņemti, līdz ar to izslēdzas risks, ka dimanta kristālu sagatavošana var radīt papildus aizkavēšanos pētniecības procesā. Šobrīd partnerinstitūcijā tiek veidoti jauni paraugi, kas drīzumā tiks nogādāti uz Latviju, un tad arī būs iespējams uzsākt to pētīšanu.

Un WP4 aktivitātes ietvaros tiek veikta zinātnisko rakstu izpēte par plazmonaktīvām plānajām kārtiņām un plazmonaktīvām nanoizmēru struktūrām. Tā pat tiek vērtētas iespējas izmantot superparamagnētiskas daļiņas, jo pateicoties savām īpašībām tās spontāni maina magnetizāciju, kas potenciāli var novest pie ātri oscilējoša elektromagnētiskā lauka, kas savukārt var samazināt NV centru ierosinātā stāvokļa dzīves laiku - tas nozīmē, ka efektīvi tiek panākta ātrāka relaksācija, kas arī panāk vēlamo efektu (vairāk izspīdēto fotonu laika vienībā). Kā otrs variants tiek apsvērta iespēja izmantot plānās kārtiņas, kas uzputinātas ļoti plānu un šauru vadu formā. Ja pa šādā struktūrām būtu iespējams piegādāt pietiekami ātri mainīgu elektrisko lauku, efekts būtu līdzīgs kā iepriekšminēto superparamagnētisko daļiņu gadījumā. Potenciāli starojums ar 1 MHz frekvenci jau rada izmaiņas mikrosekunžu reģionā, tomēr šeit sarežģītību rada šāda vada ģeometrija. Jo, piemēram, vads kas vienkārši salocīts kā šauru cilpu kombinācija, varētu izrādīties ļoti neefektīvs, jo daļas, kur starojums kustas pretējos virzienos, efektīvi pats sevi nodzēš. Turpretī vads, kas veido spirāli var sākt uzvesties kā maza spolīte, un starojums megahercu frekvencē var radīt būtisku induktīvo pretestību, kas neļaus strāvai plūst caur šo mikrostruktūru. Lai vieglāk rastu risinājumus uzsāktas arī sarunas ar speciālistiem, kas darbojušies gan ar sudraba, gan zelta plazmonaktīvām nanoizmēru struktūrām, gan iepriekšējos kopīgos projektos ir veidojuši mikroviļņu rezonatorus tieši lietošanai dimantiem ar NV centriem.

Projekta desmitajā ceturksnī WP 1 izpildes gaitā veikta apjomīga datu analīze, kas arī prasījusi vairāku jaunu programmatūru izveidi Wolfram Mathematica vidē: iegūto optiski detektēto magnētisko rezonanšu (ODMR) signālu profilu platumu analīzei, ODMR profilu kontrastu analīzei, kā arī ODMR profilu fitēšanai ar precīzāku (un vienlaicīgi daudz resursietilpīgāku) modeli. Tai skaitā paplašinātas iepriekš veidotās programmatūras, lai būtu iespējams no datiem nošķirt magnētiskā lauka gradientu, kas rodas no pieliktā ārējā magnētiskā lauka. Tā pat, izmantojot skaitliskās modelēšanas vidi, izveidoti modeļi pētīto Cr2O3 plāno kārtiņu radītajam magnētiskajam laukam.

WP 3 ietvaros notikusi uzstāšanās Latvijas Universitātes 78. starptautiskajā zinātniskajā konferencē ar mutisku referātu: "Divdimensionālu magnētisku mikrostruktūru pētījumi, izmantojot Slāpekļa-Vakanču centrus dimanta kristālā" (mājaslapa: https://www.konference78.lu.lv/programma/dabas-zinatnes/fizikas-matematikas-un-optometrijas-fakultate/lazeru-centra-petijumi-kvantu-un-nanotehnologiju-ka-ari-astrofizikas-virzienos/)
No partnerinstitūcijas saņemti pētāmie paraugi. Eksperimentālā iekārta ir pilnīgi nokomplektāta un salikta, un izdarīti vairāki izmēģinājuma mērījumi pie kriogēnām temperatūrām un augstiem magnētiskiem laukiem - ar sistēmas parametriem problēmu nav, bet secināts, ka uz dimanta apakšējās virsmas būs jāuzputina ļoti plāns spogulis. Iemesls tam ir Gallija "saliņas" un pētāmā parauga virsmas - tās pirmkāt labi atstaro ierosinošo lāzera gaismu, un otrkārt tām ir plakanam pilienam līdzīga forma, kas kombinācijā rada ideālus apstākļus optiskajai interferencei. Šī interference rada kropļojumus magnētiskajos attēlos, jo lokāli maina krāsu centru apgaismojuma intensitāti. Uzputinātais spogulis nodrošinās to, ka lāzera gaisma nesasniedz parauga virsmu - atrisinot interferences problēmu, un vienlaicīgi nesot papildus ieguvumu - efektīvāku lāzera jaudas izmantošanu, jo no spoguļa atstarotā gaisma vēlreiz iet cauri krāsu centru slānim. Šobrīd tiek meklēti ērtākie risinājumi spogulīša uzputināšanai.

WP 4 ietvaros sadarbībā ar Ķīmiskās Fizikas Institūtu uz dimanta virsmas uzklātas zelta nanodaļiņas (60 nm diametrā), kas zaļās gaismas ierosmē ir plazmonaktīvas. Tas nozīmē, ka tās rada strauji mainīgu elektromagnētisko lauku, kam vajadzētu samazināt Slāpekļa-Vakanču centra ierosinātā stāvokļa dzīveslaiku. Tas savukārt noved pie "biežākas" izspīdēšanas, kas nozīmē - luminescences īpašību uzlabošana. Šobrīd gan vēl notiek aktīva darbība atbilstošākā dimanta kristāla izvēlē, kā arī labākās uznešanas tehnikas izvēlē. Zināmus izaicinājumus sagādā tas, ka zelta nanodaļiņas parasti tiek uzglabātas buferšķidumā, kas vienkāršā veidā, izžāvēts uz dimanta virsmas, veido kristāliskas struktūras, kas ir traucējošas magnētisko attēlo iegūšanai.

Projekta vienpadsmitajā ceturksnī liela daļa darba noritējusi pie publikāciju sagatavošanas, kas WP 1 kontekstā rezultējusies ar publikācijas iesniegšanu žurnālā PHYSICAL REVIEW B (kas nozarē kvalificējas kā Q1 žurnāls), šobrīd pieejama https://arxiv.org/abs/2008.04371. Un WP 2 un WP 3 kontekstā ar publikācijas melnraksta sagatavošanu, kas šobrīd kopā ar līdzautoriem tiek koriģēts un uzlabots.

WP 4 ietvaros veikta eksperimentālās sistēmas uzlabošana, tai skaitā optiskajai sistēmai pievienojot koherences jaucēju, kas nodrošina daudz vienmērīgāku parauga apgaismojumu, jo samazina interferences efektus, tomēr vienlaicīgi prasa būtisku optiskās sistēmas pārveidi. Tā pat veikta virkne veiksmīgu sistēmas darbības pārbaudes mērījumi un rafinēta darbību virkne, kas ļauj zelta nanodaļiņas atdalīt no buferšķīduma. Šobrīd turpinās darbs pie labākās detektēšanas modalitātes piemeklēšanas, kā arī darbs pie datu apstrādes programmatūras izveides, jo šajā gadījumā luminiscences īpašību izmaiņa datos "parādās" atšķirīgā veidā, kā iepriekšējajās aktivitātēs mērītā magnētiskā lauka karte.

Projektu noslēdzošajā divpadsmitajā ceturksnī tika veikti pēdējie eksperimentālie mērījumi, kas bija nepieciešami pēdējo aktivitāšu īstenošanai. Tomēr lielākā daļa laika tika veltīta iegūto datu zinātnisko publikāciju sagatavošanai. Šajā ceturksnī ar līdzautoru palīdzību izdevies sagatavot un iesniegt piecas zinātniskās publikācijas. Četras no šīm publikācijām iesniegtas žurnālos, kas kvalificējas kā Q1, un viena publikācija, labākas tematiskās atbilstības dēļ, iesniegta žurnālā, kas atbilst Q2 (atbilstoši projekta iesniegumam, kurā tika izvirzīts mērķis publicēties žurnālos, kuru citējamības indekss ir virs 50% no vidējā).