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Centro de vacancia de nitrógeno

Estructura atómica simplificada del centro NV

El centro de nitrógeno-vacante ( centro NV o centro NV ) es uno de los numerosos defectos puntuales fotoluminiscentes en el diamante . Sus propiedades más exploradas y útiles incluyen su fotoluminiscencia dependiente del espín (que permite la medición del estado de espín electrónico utilizando resonancia magnética detectada ópticamente ) y su coherencia de espín relativamente larga (milisegundos) a temperatura ambiente. [1] Los niveles de energía del centro NV se modifican por campos magnéticos , [2] campos eléctricos , [3] temperatura , [4] y tensión , [5] que le permiten servir como sensor de una variedad de fenómenos físicos. Su tamaño atómico y propiedades de espín pueden formar la base para sensores cuánticos útiles . [6] También se ha explorado para aplicaciones en computación cuántica (por ejemplo, para la generación de entrelazamiento [7] ), simulación cuántica, [8] y espintrónica . [9]

Estructura

Las imágenes inferiores son mapas de fotoluminiscencia espacial (PL) antes y después de la aplicación de un voltaje de +20 V a un diodo Schottky planar . La imagen superior describe el experimento. Los mapas de PL revelan la conversión de centros NV 0 individuales en centros NV − que aparecen como puntos brillantes. [10]

El centro de nitrógeno-vacante es un defecto puntual en la red del diamante . Está formado por un par de vecinos más próximos formado por un átomo de nitrógeno, que sustituye a un átomo de carbono, y una vacante en la red .

Dos estados de carga de este defecto, neutro NV 0 y negativo NV − , se conocen a partir de estudios espectroscópicos que utilizan absorción óptica , [11] [12] fotoluminiscencia (PL), [13] resonancia paramagnética electrónica (EPR) [14] [15] [16] y resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR), [17] que puede verse como un híbrido de PL y EPR; la mayoría de los detalles de la estructura se originan en EPR. El átomo de nitrógeno, por un lado, tiene cinco electrones de valencia. Tres de ellos están unidos covalentemente a los átomos de carbono, mientras que los otros dos permanecen sin unir y se denominan par solitario . La vacante, por otro lado, tiene tres electrones desapareados. Dos de ellos forman un enlace cuasi covalente y uno permanece desapareado. La simetría general, sin embargo, es axial (trigonal C 3V ); uno puede visualizar esto imaginando los tres electrones de vacante desapareados intercambiando continuamente sus roles.

Por lo tanto, el NV 0 tiene un electrón desapareado y es paramagnético. Sin embargo, a pesar de los grandes esfuerzos, las señales de resonancia paramagnética electrónica del NV 0 evitaron la detección durante décadas hasta 2008. Se requiere una excitación óptica para llevar el defecto del NV 0 al estado excitado detectable por EPR; las señales del estado fundamental son presumiblemente demasiado amplias para la detección por EPR. [18]

Los centros NV 0 se pueden convertir en NV − modificando la posición del nivel de Fermi . Esto se puede lograr aplicando un voltaje externo a una unión pn hecha de diamante dopado, por ejemplo, en un diodo Schottky . [10]

En el estado de carga negativa NV − , un electrón adicional se encuentra en el sitio vacante y forma un par de espín S=1 con uno de los electrones vacantes. Al igual que en NV 0 , los electrones vacantes están "intercambiando roles" y preservando la simetría trigonal general. Este estado NV − es lo que comúnmente, y de manera un tanto incorrecta, se denomina "centro de nitrógeno-vacante". El estado neutro no se utiliza generalmente en la tecnología cuántica.

Los centros NV están orientados aleatoriamente dentro de un cristal de diamante. Las técnicas de implantación de iones pueden permitir su creación artificial en posiciones predeterminadas. [19]

Producción

Los centros de nitrógeno-vacante se producen típicamente a partir de centros de nitrógeno sustitucionales simples (llamados centros C o P1 en la literatura sobre diamantes) mediante irradiación seguida de recocido a temperaturas superiores a 700 °C. [11] Una amplia gama de partículas de alta energía es adecuada para dicha irradiación, incluidos electrones, protones, neutrones, iones y fotones gamma. La irradiación produce vacantes reticulares, que son parte de los centros NV. Esas vacantes son inmóviles a temperatura ambiente y se requiere recocido para moverlas. El nitrógeno sustitucional simple produce tensión en la red del diamante; [20] por lo tanto, captura de manera eficiente las vacantes móviles, [21] produciendo los centros NV.

La producción de centros de nitrógeno-vacante en el diamante puede requerir varios pasos. En primer lugar, se debe introducir nitrógeno en la red del diamante, lo que se puede lograr mediante implantación de iones o dopaje delta CVD. En segundo lugar, se deben introducir vacantes, lo que se puede lograr mediante irradiación láser, implantación de iones o irradiación de electrones. Alternativamente, durante el paso de introducción de nitrógeno, también se pueden introducir vacantes. Por último, un paso de recocido a alta temperatura puede ayudar a promover la formación de NV. [22]

Durante la deposición química en fase de vapor del diamante, una pequeña fracción de impureza de nitrógeno sustitucional simple (normalmente <0,5 %) atrapa las vacantes generadas como resultado de la síntesis de plasma. Dichos centros de vacantes de nitrógeno se alinean preferentemente con la dirección de crecimiento. [23] [24] La dopación delta del nitrógeno durante el crecimiento por CVD se puede utilizar para crear conjuntos bidimensionales de centros de NV cerca de la superficie del diamante para una mejor detección [25] o simulación. [26]

El diamante es conocido por tener una tensión reticular relativamente grande. La tensión divide y desplaza las transiciones ópticas de los centros individuales, lo que da como resultado líneas anchas en los conjuntos de centros. [11] [27] Se tiene especial cuidado para producir líneas NV extremadamente nítidas (ancho de línea ~10 MHz) [28] necesarias para la mayoría de los experimentos: se seleccionan diamantes naturales puros de alta calidad o, mejor aún, sintéticos (tipo IIa). Muchos de ellos ya tienen concentraciones suficientes de centros NV desarrollados y son adecuados para aplicaciones. Si no es así, se irradian con partículas de alta energía y se recocen. La selección de una cierta dosis de irradiación permite ajustar la concentración de centros NV producidos de modo que los centros NV individuales estén separados por distancias micrométricas. Luego, los centros NV individuales se pueden estudiar con microscopios ópticos estándar o, mejor, microscopios ópticos de barrido de campo cercano que tienen una resolución submicrométrica. [17] [29]

Estructura esquemática del nivel de energía del centro NV. Las transiciones electrónicas entre los estados 3 A fundamentales y 3 E excitados, separados por 1,945 eV (637 nm), producen absorción y luminiscencia. El estado 3 A se divide por 2,87 GHz [30] [31] y el estado 3 E por 1,42 GHz. [32] Los números 0, ±1 indican el número cuántico de espín m s ; no se muestra la división debida a la degeneración orbital.

Estructura del nivel de energía

El centro NV tiene un triplete de estado fundamental ( 3 A) , un triplete de estado excitado ( 3 E) y dos singletes de estado intermedio ( 1 A y 1 E) . [nota 1] [33] [34] Tanto 3 A como 3 E contienen estados de espín m s = ±1, en los que los dos espines de los electrones están alineados (ya sea hacia arriba, de modo que m s = +1 o hacia abajo, de modo que m s = -1), y un estado de espín m s = 0 donde los espines de los electrones son antiparalelos. Debido a la interacción magnética, la energía de los estados m s = ±1 es mayor que la del estado m s = 0. 1 A y 1 E solo contienen un singlete de estado de espín cada uno con m s = 0.

Si se aplica un campo magnético externo a lo largo del eje del defecto (el eje que se alinea con el átomo de nitrógeno y la vacante) del centro NV, no afecta los estados m s = 0, pero divide los niveles m s = ±1 ( efecto Zeeman ). De manera similar, las siguientes otras propiedades del entorno influyen en el diagrama de niveles de energía (que se analizan con más detalle en #Efectos de los campos externos) :

  1. La amplitud y orientación de un campo magnético estático divide los niveles m s = ±1 en los estados fundamental y excitado.
  2. La amplitud y la orientación de los campos elásticos (deformación) o eléctricos [35] [36] tienen efectos mucho menores pero también más complejos en los diferentes niveles.
  3. La radiación de microondas de onda continua (aplicada en resonancia con la transición entre m s = 0 y (uno de los) estados m s = ±1) cambia la población de los subniveles dentro del estado fundamental y excitado. [36]
  4. Un láser sintonizable puede excitar selectivamente ciertos subniveles de los estados fundamental y excitado. [36] [37]
  5. Los espines circundantes y la interacción espín-órbita modularán el campo magnético experimentado por el centro NV.
  6. La temperatura y la presión afectan diferentes partes del espectro, incluido el cambio entre los estados fundamental y excitado.

La estructura energética descrita anteriormente [nota 2] no es en absoluto excepcional para un defecto en el diamante u otro semiconductor. [38] No fue esta estructura por sí sola, sino una combinación de varios factores favorables (conocimiento previo, fácil producción, biocompatibilidad, inicialización simple, uso a temperatura ambiente, etc.) lo que sugirió el uso del centro NV como un qubit y un sensor cuántico .

Propiedades ópticas

Absorción y emisión óptica del centro NV a temperatura ambiente.

Los centros NV emiten luz roja brillante ( transiciones 3 E → 3 A), si se excitan fuera de resonancia con luz verde visible ( transiciones 3 A → 3 E). Esto se puede hacer con fuentes de luz convenientes como láseres de argón o criptón , láseres Nd:YAG de frecuencia duplicada , láseres de colorante o láseres He-Ne . La excitación también se puede lograr a energías inferiores a la de emisión de fonones cero . [39]

Como el tiempo de relajación desde el estado excitado es pequeño (~10 ns ), [40] [41] la emisión ocurre casi instantáneamente después de la excitación. A temperatura ambiente, el espectro óptico del centro NV no exhibe picos agudos debido al ensanchamiento térmico. Sin embargo, enfriar los centros NV con nitrógeno líquido o helio líquido estrecha drásticamente las líneas hasta un ancho de unos pocos MHz. A baja temperatura también es posible abordar específicamente la línea de fonón cero (ZPL).

Una propiedad importante de la luminiscencia de los centros NV individuales es su alta estabilidad temporal. Mientras que muchos emisores monomoleculares se blanquean (es decir, cambian su estado de carga y se oscurecen) después de la emisión de 10 6 –10 8 fotones, el blanqueamiento es poco probable para los centros NV a temperatura ambiente. [42] [29] Sin embargo, la iluminación láser intensa también puede convertir algunos centros NV − en centros NV 0. [13]

Debido a estas propiedades, la técnica ideal para abordar los centros NV es la microscopía confocal , tanto a temperatura ambiente como a baja temperatura.

Manipulación del Estado

Dinámica de espín en el centro NV en diamante. La transición primaria entre los tripletes de estado fundamental y excitado conserva el espín. La desintegración a través de los singletes intermedios da lugar a la polarización del espín al convertir el espín de m s = ±1 a m s = 0. Se indican tanto las longitudes de onda de absorción como de emisión, [43] ya que difieren debido al desplazamiento de Stokes . [44] [45] Además, se indica el efecto de un campo magnético estático B 0 a lo largo del eje del defecto y el desplazamiento Zeeman resultante . Aquí, γ nv se refiere a la relación giromagnética del centro NV. En muchas aplicaciones, dos de los niveles del estado fundamental se utilizan como un qubit. [46] Las transiciones en este sistema efectivo de dos niveles se pueden inducir utilizando un campo de microondas. 3E-1A y 1E-3A son transiciones no radiativas.

Manipulación óptica del espín

Las transiciones ópticas deben preservar el espín total y ocurrir solo entre niveles del mismo espín total. En concreto, las transiciones entre los estados fundamental y excitado (con espín igual) se pueden inducir utilizando un láser verde con una longitud de onda de 546 nm. Las transiciones 3 E→ 1 A y 1 E→ 3 A no son radiactivas, mientras que 1 A → 1 E tiene una trayectoria de desintegración tanto no radiactiva como infrarroja.

El diagrama de la derecha muestra los estados multielectrónicos del centro NV etiquetados según su simetría (E o A) y su estado de espín (3 para un triplete (S=1) y 1 para un singlete (S=0)). Hay dos estados triplete y dos estados singlete intermedios. [47]

Inicialización del estado de espín

Una propiedad importante de la transición no radiativa entre 3 E y 1 A es que es más fuerte para m s = ±1 y más débil para m s = 0. Esto proporciona la base de una estrategia de manipulación muy útil, que se llama inicialización del estado de espín (o polarización óptica del espín). Para entender el proceso, primero considere una excitación fuera de resonancia que tiene una frecuencia más alta (típicamente 2,32 eV (532 nm)) que las frecuencias de todas las transiciones y, por lo tanto, se encuentra en las bandas vibrónicas para todas las transiciones. Al usar un pulso de esta longitud de onda, se pueden excitar todos los estados de espín desde 3 A hasta 3 E. Un centro NV en el estado fundamental con m s = 0 se excitará al estado excitado correspondiente con m s = 0 debido a la conservación del espín. Después decae de nuevo a su estado original. Para un estado fundamental con m s = ±1, la situación es diferente. Después de la excitación, tiene una probabilidad relativamente alta de decaer al estado intermedio 1 A por transición no radiativa [nota 3] [48] y luego al estado fundamental con m s = 0. Después de muchos ciclos, el estado del centro NV (independientemente de si comenzó en m s = 0 o m s = ±1) terminará en el estado fundamental m s = 0. Este proceso se puede utilizar para inicializar el estado cuántico de un qubit para el procesamiento de información cuántica o la detección cuántica.

A veces, la polarizabilidad del centro NV se explica por la afirmación de que la transición de 1 E al estado fundamental con m s = ±1 es pequeña, en comparación con la transición a m s = 0. Sin embargo, se ha demostrado que la probabilidad de desintegración comparativamente baja para estados m s = 0 con respecto a estados m s = ±1 en 1 A es suficiente para explicar la polarización. [49]

Efectos de los campos externos

Manipulación del giro por microondas

La diferencia de energía entre los estados m s  = 0 y m s  = ±1 corresponde al régimen de microondas . La población se puede transferir entre los estados aplicando un campo magnético resonante perpendicular al eje del defecto. Se pueden explotar numerosos efectos dinámicos ( eco de espín , oscilaciones de Rabi , etc.) aplicando una secuencia cuidadosamente diseñada de pulsos de microondas. [50] [51] [52] [53] [54] Dichos protocolos son bastante importantes para la realización práctica de las computadoras cuánticas . Al manipular la población, es posible cambiar el centro NV a un estado más sensible o estable. [55] [56] Sus propios campos fluctuantes resultantes también se pueden usar para influir en los núcleos circundantes [57] o proteger el propio centro NV del ruido. [58] Esto normalmente se hace usando un bucle de alambre (antena de microondas) que crea un campo magnético oscilante. [59]

Influencia de factores externos

Si un campo magnético está orientado a lo largo del eje del defecto, esto conduce a una división de Zeeman que separa los estados m s = +1 de los m s = -1. Esta técnica se utiliza para levantar la degeneración y utilizar solo dos de los estados de espín (normalmente los estados fundamentales con m s = -1 y m s = 0) como un qubit. La población puede entonces transferirse entre ellos utilizando un campo de microondas. En el caso específico de que el campo magnético alcance 1027 G (o 508 G), entonces los estados m s  = –1 y m s  = 0 en el estado fundamental (o excitado) se vuelven iguales en energía (anticruzamiento a nivel de estado fundamental/excitado). La siguiente interacción fuerte da como resultado la denominada polarización de espín , que afecta fuertemente la intensidad de la absorción óptica y las transiciones de luminiscencia que involucran esos estados. [32]

Es importante destacar que esta división se puede modular mediante la aplicación de un campo eléctrico externo , [35] [36] de manera similar al mecanismo del campo magnético descrito anteriormente, aunque la física de la división es algo más compleja. Sin embargo, un resultado práctico importante es que se modula la intensidad y la posición de las líneas de luminiscencia. La tensión tiene un efecto similar en el centro NV al de los campos eléctricos. [60]

Existe una división adicional de los niveles de energía m s  = ±1, que se origina a partir de la interacción hiperfina entre los espines nucleares circundantes y el centro NV. Estos espines nucleares crean sus propios campos magnéticos y eléctricos que conducen a más distorsiones del espectro NV (véase la interacción nuclear Zeeman y cuadrupolar). Además, la propia interacción espín-órbita del centro NV y la degeneración orbital conducen a una división de niveles adicional en el estado excitado 3 E.

La temperatura y la presión influyen directamente en el término de campo cero del centro NV, lo que genera un cambio entre los niveles de estado fundamental y excitado.

El hamiltoniano , una ecuación mecánica cuántica que describe la dinámica de un sistema, que muestra la influencia de diferentes factores en el centro NV, se puede encontrar a continuación.

Aunque puede resultar un desafío, todos estos efectos son mensurables, lo que hace del centro NV un candidato perfecto para un sensor cuántico. [56]

Manipulación del estado de carga

También es posible cambiar el estado de carga del centro NV (es decir, entre NV − , NV + y NV 0 ) aplicando un voltaje de compuerta. [61]

Aplicaciones

Microscopía térmica de barrido utilizando el centro NV.
(a) Esquemas de la configuración experimental. Se aplica una corriente eléctrica a los brazos de un voladizo de AFM ( Si dopado con fósforo , P:Si) y calienta la sección del extremo por encima de la punta ( Si intrínseco , i -Si). La lente inferior excita un nanocristal de diamante con una luz láser verde y recoge fotoluminiscencia (PL). El cristal alberga un centro NV y está unido a la punta del AFM. Un cable en la superficie de la muestra sirve como fuente de microondas (mw). La temperatura del voladizo T h se determina a partir de la corriente y el voltaje aplicados. (b) Espectros ODMR del centro NV a tres temperaturas. La división de línea se origina a partir de un campo magnético aplicado de ~1 mT. (c) Imagen de conductividad térmica de una letra E de oro sobre zafiro . Los círculos blancos indican características que no se correlacionan con la topografía del AFM. (d) Imagen PL del extremo y la punta del voladizo del AFM donde el nanocristal de diamante aparece como punto brillante. (e) Imagen PL ampliada del centro del NV en d. [62]

La forma espectral y la intensidad de las señales ópticas de los centros NV− son sensibles a perturbaciones externas, como la temperatura, la tensión, el campo eléctrico y magnético. Sin embargo, el uso de la forma espectral para detectar esas perturbaciones es poco práctico, ya que el diamante tendría que enfriarse a temperaturas criogénicas para agudizar las señales NV− . Un enfoque más realista es utilizar la intensidad de la luminiscencia (en lugar de la forma lineal), que exhibe una resonancia aguda cuando se aplica una frecuencia de microondas al diamante que coincide con la división de los niveles del estado fundamental. Las señales de resonancia magnética detectadas ópticamente resultantes son nítidas incluso a temperatura ambiente y se pueden utilizar en sensores en miniatura. Dichos sensores pueden detectar campos magnéticos de unos pocos nanoteslas [63] o campos eléctricos de aproximadamente 10 V/cm [64] a frecuencias de kilohercios después de 100 segundos de promediado. Esta sensibilidad permite detectar un campo magnético o eléctrico producido por un solo electrón ubicado a decenas de nanómetros de distancia de un centro NV− .

Utilizando el mismo mecanismo, los centros NV se emplearon en microscopía térmica de barrido para medir mapas espaciales de alta resolución de temperatura y conductividad térmica (ver imagen). [62]

Debido a que el centro NV es sensible a los campos magnéticos, se lo utiliza activamente en mediciones de sonda de escaneo para estudiar una gran cantidad de fenómenos de materia condensada, tanto midiendo un campo magnético que varía espacialmente como infiriendo corrientes locales en un dispositivo. [65] [66] [67] [68] [69]

Otro posible uso de los centros NV es como detector para medir el tensor de tensión mecánica completo en la masa del cristal. Para esta aplicación, se aprovecha la división inducida por la tensión de la línea de fonones cero y sus propiedades de polarización. [70] Un receptor de radio robusto modulado en frecuencia que utiliza la fotoluminiscencia dependiente del espín electrónico que funciona hasta 350 °C demuestra la posibilidad de uso en condiciones extremas. [71]

Además de las aplicaciones ópticas cuánticas, la luminiscencia de los centros NV− se puede aplicar para obtener imágenes de procesos biológicos, como el flujo de fluidos en células vivas. [72] [73] Esta aplicación se basa en la buena compatibilidad de las nanopartículas de diamante con las células vivas y en las propiedades favorables de la fotoluminiscencia de los centros NV− ( fuerte intensidad, fácil excitación y detección, estabilidad temporal, etc.). En comparación con los grandes diamantes monocristalinos, los nanodiamantes son baratos (alrededor de 1 USD por gramo) y están disponibles en varios proveedores. Los centros NV− se producen en polvos de diamante con un tamaño de partícula submicrométrico utilizando el proceso estándar de irradiación y recocido descrito anteriormente. Debido al tamaño relativamente pequeño del nanodiamante, los centros NV se pueden producir irradiando nanodiamantes de 100 nm o menos con un haz de H+ de energía media. Este método reduce la dosis de iones y la reacción requeridas, lo que hace posible producir en masa nanodiamantes fluorescentes en un laboratorio ordinario. [74] Los nanodiamantes fluorescentes producidos con dicho método son brillantes y fotoestables, lo que los hace excelentes para el seguimiento tridimensional a largo plazo de partículas individuales en células vivas. [75] Estos nanodiamantes se introducen en una célula y su luminiscencia se monitorea utilizando un microscopio de fluorescencia estándar . [76]

Se ha demostrado la emisión estimulada desde el centro NV − , aunque sólo se pudo lograr desde la banda lateral del fonón (es decir, luz de banda ancha) y no desde la ZPL. Para este propósito, el centro debe ser excitado a una longitud de onda mayor que ~650 nm, ya que la excitación de mayor energía ioniza el centro. [77]

Se ha demostrado el primer máser de onda continua a temperatura ambiente. [78] [79] Utilizaba centros NV bombeados de 532 nm dentro de una cavidad de microondas de alto factor Purcell y un campo magnético externo de 4300 G. La oscilación continua del máser generó una señal coherente a ~9,2 GHz.

El centro NV puede tener un tiempo de coherencia de espín muy largo que se acerca al segundo régimen. [80] Esto es ventajoso para aplicaciones en detección cuántica [81] y comunicación cuántica . [82] Desventajoso para estas aplicaciones es la larga vida útil radiativa (~12 ns [83] [84] ) del centro NV y la fuerte banda lateral de fonones en su espectro de emisión. Ambos problemas se pueden abordar colocando el centro NV en una cavidad óptica . [85]

Observaciones históricas

El modelo microscópico y la mayoría de las propiedades ópticas de los conjuntos de centros NV− se establecieron firmemente en la década de 1970 con base en mediciones ópticas combinadas con estrés uniaxial [11] y en la resonancia paramagnética electrónica. [14] [15] Sin embargo, un error menor en los resultados de EPR (se asumió que se requiere iluminación para observar señales NV − EPR) resultó en asignaciones de multiplicidad incorrectas en la estructura de niveles de energía. En 1991 se demostró que EPR puede observarse sin iluminación, [16] lo que estableció el esquema de niveles de energía mostrado anteriormente. La división magnética en el estado excitado se ha medido solo recientemente. [32]

La caracterización de centros NV individuales se ha convertido en un campo muy competitivo en la actualidad, con muchas docenas de artículos publicados en las revistas científicas más prestigiosas. Uno de los primeros resultados se informó en 1997. [17] En ese artículo, se demostró que la fluorescencia de centros NV individuales puede detectarse mediante microscopía de fluorescencia a temperatura ambiente y que el defecto muestra una fotoestabilidad perfecta. También se demostró una de las propiedades destacadas del centro NV, a saber, la resonancia magnética detectada ópticamente a temperatura ambiente.

Véase también

Notas

  1. ^ Los resultados de la teoría de grupos se utilizan para tener en cuenta la simetría del cristal de diamante y, por lo tanto, la simetría del propio NV. A continuación, los niveles de energía se etiquetan de acuerdo con la teoría de grupos y, en particular, se etiquetan según las representaciones irreducibles del grupo de simetría C 3V del centro del defecto, A 1 , A 2 y E. El "3" en 3 A 2 y 3 E, así como el "1" en 1 A 1 y 1 E, representan el número de estados de espín m s permitidos , o la multiplicidad de espín, que varía de – S a S para un total de 2 S +1 estados posibles. Si S  = 1, m s puede ser −1, 0 o 1.
  2. ^ La estructura de niveles de energía del centro NV se estableció combinando la resonancia magnética detectada ópticamente (ODMR), la resonancia paramagnética electrónica (EPR) y resultados teóricos, como se muestra en la figura. En particular, se han realizado varios trabajos teóricos, utilizando el enfoque de combinación lineal de orbitales atómicos (LCAO), [ cita requerida ] para construir los orbitales electrónicos para describir los posibles estados cuánticos, considerando el centro NV como una molécula.
  3. ^ Se trata de un fenómeno denominado cruce entre sistemas (ISC, por sus siglas en inglés). Ocurre a una velocidad apreciable porque la curva de energía en función de la posición de los átomos para el estado excitado m s = ±1 intersecta la curva para el estado 1 A. Por lo tanto, durante un instante durante la relajación vibracional que experimentan los iones después de la excitación, es posible que el espín se invierta con poca o ninguna energía requerida en la transición.

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