双层二氧化硅工程化荧光纳米金刚石用于活性自由基的催化生成与量子传感

负载氮空位(NV)中心的荧光纳米金刚石(FNDs)在量子传感领域引发了广泛关注,这主要得益于近年来弱磁信号检测技术取得的显著突破。该研究团队提出了一种基于双层二氧化硅修饰策略的实用化量子传感平台,用于可控合成并实时监测超短寿命活性自由基。致密内层二氧化硅保护了NV中心的本征特性,而多孔外层二氧化硅则高效吸附并稳定了羟基自由基及其前驱体反应物。通过在该介孔外壳中掺杂钆(III)催化剂,实现了无需光照、持续的水催化裂解产羟自由基过程,摆脱了对外部前驱体的依赖。研究详细阐释了这种高效自由基生成的机理,并借助NV中心自旋相关的T1弛豫测量技术,实现了自由基产量的原位实时监测。通过调节催化剂条件,该平台可稳定输出浓度在100μM至摩尔级范围内连续可调的羟基自由基流。该工作将纳米金刚石的技术应用从弛豫传感拓展至活性自由基可控合成领域,为量子传感系统在智能制造中的发展提供了扎实的实验依据。
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提交arXiv: 2025-12-26 09:17

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