量子科技中心_量科网

六方金刚石，通常被称为朗斯代尔石，是一种奇特的碳同素异形体，预计比立方（传统）金刚石更硬，且具有更宽的带隙。由于其纯sp3键合的晶格，预计会存在亚带隙缺陷中心（色心）。该研究团队对六方金刚石纳米晶体中的氮空位（NV）色心进行了从头计算建模，包括中性态和负电荷态（NV0和NV-）。研究人员识别出NV中心的三种不同构型：其中两种类似于金刚石中的NV，另一种则是只能在六方形式中存在的构型。类金刚石的NV系统包括位于同一碳平面上的三个对称等效中心，以及一个跨越两个平面并取代碳-碳键的缺陷。此外，还存在一种NV中心，其中N和V各自有四个最近邻的碳原子。这种构型的存在将明确确定朗斯代尔石的六方性质。量子化学分析表明，所有衍生物在热化学上都是稳定的，并且每种构型都具有独特的光物理性质、光谱特征和磁光特性。通过假设六方金刚石中NV-的基态性质与立方金刚石中的NV-相当，尽管应变增加，研究人员预测其中两个中心的基态精细结构分裂分别为2.74 GHz和4.56 MHz，而立方金刚石为2.87 GHz。在朗斯代尔石中通过NV-实现光学检测磁共振的可能性，将提供一种新的碳基量子传感系统，并为解决朗斯代尔石作为六方金刚石的结构问题提供明确的方法。