在化学气相沉积生长的纳米金刚石中实现长自旋弛豫时间
目前,荧光纳米金刚石(FNDs)的主要应用领域是生物传感,主要利用氮空位(NV)点缺陷等色中心的光致发光或自旋特性。然而,NV-FNDs对外部场的灵敏度受到晶体缺陷的限制,这些缺陷会影响其关键的量子态特性——自旋纵向(\textit{T$_1$})和自旋横向(\textit{T$_2$})弛豫与相干时间。该团队报告了一种先进的FND生长技术,该技术通过在预先设计的位点上进行异质成核,制备出平均尺寸约为60纳米的FNDs,其平均纵向相干时间达到800微秒,最大值超过1.8毫秒,接近体材料的理论值。对于50至150纳米相同尺寸范围,这一性能相较于市售纳米金刚石实现了近十倍的显著提升。该研究还制备了重氮掺杂纳米金刚石壳层(这对探测金刚石表面纳米尺度范围内的传感事件至关重要),并围绕\{111\}晶面上的再成核与孪晶现象进行了讨论。同时,该团队还讨论了规模化生产问题,以期使FNDs的产量能够满足传感应用的需求。

