Spin dynamics in precision magnetometry
Hassas manyetometride spin dinamiği
- Tez No: 991197
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DENİZ AYBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İçsel kuantum serbestlik derecelerini oluşturan spinlerin davranışları çevreleri tarafından yönetilen temel etkileşimleri yansıtır, ve bu da onları nükleer, atomik ve katı hal platformlarında manyetik alanların hassas göstergeleri haline getirir. Nükleer Manyetik Rezonans'ta (NMR), nükleer spin topluluğu önce hazırlanır, sonra sarsılır, ardından da bir sinyal tespit edilene kadar evrimleşmeye bırakılır. Spektral genişleme, bir spin sistemi için gradyan kaynaklı genişlemenin, iki spin sisteminde nükleer çapraz gevşemeye dayandırılan özellikleri yeniden üretebileceğini gösteren simülasyonlarla analiz edilir. Spektral genişlemenin kaynakları arasında ayrım yapmak, karanlık madde aramaları da dahil olmak üzere hassas nükleer spin uygulamalarını motive eder. Alkali buhar sistemlerinde, atomik spinler topluca hazırlanır ve gazlar, kaplamalar ve sıcaklık kullanılarak tutarlılık ve sinyal kalitesi artırılırken atomik spinler optik olarak sorgulanır. Gradyanların ve kuantum gürültüsünün etkisi, manyetoensefalografi (MEG), ve GNOME (Egzotik fiziği araştırmak için Küresel Optik Manyetometreler Ağı) gibi dağıtılmış ağlar kullanılarak egzotik fizik için korelasyonlu aramalarla örneklendirilen yüksek hassasiyetli ölçümlerle bağlantılı olarak incelenmiştir. Elmas içindeki azot boşluk merkezleri, elektronik spinlerin başlatıldığı, yönlendirildiği ve spin asıllı floresans yoluyla okunduğu katı hal ortamı sağlar. İncelenen algılama yöntemlerinde, manyetik düzensizlik, gerilim ve yerel spin banyolarının rolleri, biyosensör uygulamaları ve ortaya çıkan karanlık madde algılama şemalarıyla nano ölçekli NMR uygulamaları birlikte incelenmiştir. Genel olarak, çalışma, nükleer, atomik ve katı hal sistemlerinde spinlerin davranışını yöneten bazı faktörleri vurgulayarak, hassas menyetik ölçümlerde kullanımlarını tanımlayan fırsatları ve sınırlamaları açıklığa kavuşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Spins constitute intrinsic quantum degrees of freedom whose behavior reflects fundamental interactions governed by their environments, making them sensitive indicators of magnetic fields across nuclear, atomic and solid-state platforms. In Nuclear Magnetic Resonance (NMR), the nuclear spin ensemble is prepared and perturbed, then left to evolve until a signal is detected. Spectral broadening is analyzed with simulations showing that gradient-induced broadening for one-spin system can reproduce features commonly attributed to nuclear cross-relaxation in two-spin systems. Distinguishing between sources of spectral broadening motivates precision nuclear spin applications, including dark matter searches. In alkali vapor systems, collective atomic spins are prepared and interrogated optically while enhancing coherence and signal quality using gases, coatings and temperature. The influence of gradients and quantum noise is examined in connection with high sensitivity measurements, exemplified by magnetoencephalography (MEG) and correlated searches for exotic physics using distributed networks such as GNOME (The Global Network of Optical Magnetometers to search for Exotic physics). Nitrogen vacancy centers in diamond provide a solid-state setting in which electronic spins are initialized, driven, and readout through spin dependent fluorescence. In the sensing modalities studied, the roles of magnetic disorder, strain, and local spin baths are examined, together with applications in nanoscale NMR for biosensing applications and emerging dark matter sensing schemes. Overall, the study highlights some of the factors that govern the behavior of spins across nuclear, atomic, and solid-state systems, clarifying the opportunities and limitations that define their use in precision magnetometry.
Benzer Tezler
- Developing wavelet-based post-processing techniques for solid-state quantum sensing applications
Dalgacık temelli işlem sonrası tekniklerin katı hal kuantum ölçümleme uygulamaları için geliştirilmesi
EKREM TAHA GÜLDESTE
Doktora
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEYHUN BULUTAY
- Controller design and implementation for a guidance kit used at spinning rockets and projectiles
Dönen roket ve mühimmatlarda kullanılan bir güdüm kiti için kontrolcü tasarımı ve uygulanması
GÖRKEM GÜNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAİF TUNA BALKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN
- A drug repurposing study to target bacterial ribosome decoding center with molecular docking and molecular dynamics simulations
Moleküler kenetleme ve moleküler dinamik simülasyonu ile bakteriyel ribozom şifre çözme merkezini hedefleyen ilaç yeniden konumlandırması
BERİL ATEŞ ULUTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Drug repurposing effort for the novel acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase targets: A combined in silico and in vitro study
Yeni asetilkolinesteraz ve butirilkolinesteraz hedefleri için ilaç yeniden konumlandırma çabası: Bir birleşik in siliko ve in vitro çalışma
HIND AL-JANABI
Doktora
İngilizce
2022
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARBAROS NALBANTOĞLU
PROF. DR. SERDAR DURDAĞI
- İğ sistemlerinin dinamiğinin deneysel incelenmesi
Dynamic analysis of ring spinning machines
ÜMİT KIRBAŞLI
