Enhanced photoluminescence from single nitrogen-vacancy defects in nanodiamonds coated with metal-phenolic networks
荧光纳米金刚石在生物传感和生物标记领域引起了人们的极大关注。在这项工作中，我们展示了一个强大的方法来表面功能化的个人纳米金刚石与金属酚醛网络，增强从单氮空位（NV）中心的光致发光。我们发现，在涂层纳米金刚石中的单个NV中心也表现出较短的寿命，为高分辨率传感打开了另一个通道。我们建议纳米金刚石封装抑制NV色心的非辐射衰变途径。我们的研究结果提供了一种通用的和可评估的方法来增强纳米金刚石缺陷的光致发光，可用于各种传感和成像应用
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.optics
Electron spin resonance of nitrogen-vacancy centers in optically trapped nanodiamonds
使用光镊装置，我们展示了三维控制的纳米金刚石在溶液中的同时读出的基态电子自旋共振（ESR）跃迁的金刚石氮空位（NV）的颜色中心的合奏。尽管运动和随机取向的NV中心悬浮在光阱中，我们观察到不同的峰在测量的ESR光谱定性类似于相同的测量散装。考虑到随机动力学，我们模拟了在外部施加的磁场中观察到的ESR谱，以使溶液中的直流磁力测定法成为可能。根据ESR谱线形状的变化，我们估计直流磁场灵敏度约为50微特斯拉/赫兹^[1/2]。该技术可以提供用于在流体环境和生物物理系统中进行基于自旋的磁、电和热感测的途径，现有的扫描探针技术无法实现该途径。
2012-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
The Anomalous Formation of Irradiation Induced Nitrogen-Vacancy Centers in 5-Nanometer-Sized Detonation Nanodiamonds
含负电荷氮空位（NV $^-$）中心的纳米金刚石是一种多用途的室温量子传感器，在日益增长的研究领域中。然而，关于非常小的颗粒中NV形成机制的知识仍然有限。这项研究的重点是形成最小的NV $^-$ -含有金刚石，5纳米爆轰纳米金刚石（DND）。作为量化纳米金刚石中NV $^-$中心的可靠方法，记录电子顺磁共振（EPR）光谱中的半场信号。通过将NV $^-$浓度与来自高压高温（HPHT）合成（10 - 100 nm）的一系列纳米金刚石进行比较，表明5 nm DND中的形成过程在几个方面是独特的。DND中的NV $^-$中心在电子照射阶段已经形成，而不需要高温退火。解释的效果是在“自退火”，其中的大小和类型相关的影响，使空位迁移接近室温。尽管我们的实验表明NV $^-$浓度通常随颗粒尺寸而增加，但值得注意的是，5 nm DND中的NV $^-$浓度超过20 nm尺寸的纳米金刚石。使用蒙特卡罗模拟，我们表明，十倍更高的替代氮浓度的DND补偿空位损失引起的相对较大的颗粒表面。在$1.5 \times 10 ^{19}$ e $^-$ /cm $^2$的能量密度下进行电子辐照后，DND显示NV $^-$浓度增加12.5倍，没有饱和迹象。这些发现对于在NV纳米金刚石之外的其他非常小的半导体纳米颗粒中产生缺陷作为量子传感器可能是有意义的。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficiency of Cathodoluminescence Emission by Nitrogen-Vacancy Color Centers in Nanodiamond
相关电子显微镜和阴极发光（CL）成像功能化纳米粒子是一个有前途的纳米探针的生物结构和功能。含有CL发射色心的纳米金刚石（ND）特别适合于此类应用。来自ND的CL发射的强度由多种因素的组合决定，包括：颗粒尺寸;色心密度;通过电子穿过颗粒的能量沉积效率;以及从沉积的能量到CL发射的转换效率。我们报告的实验和数值模拟，调查这些因素中的每一个的相对重要性，在确定CL发射强度从ND含氮空位（NV）色心。特别是，我们发现，CL可以检测到NV掺杂ND的尺寸小至~ 40 nm，虽然CL发射显着降低较小的ND。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Optically detected magnetic resonance study of thermal effects due to absorbing environment around nitrogen-vacancy-nanodiamond powders
本文通过注入Fe$^+$并添加Fe$_2$O$_3$和石墨sp$^2$粉末构建吸收环境，利用ODMR和拉曼光谱研究了NV-纳米金刚石粉末中由局部加热引起的共振红移及其与激光功率的关系，揭示吸收环境导致局部温度升高150-180 K的机制。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nanodiamonds with silicon vacancy defects for non-toxic photostable fluorescent labeling of neural precursor cells
含有硅空位（SiV）缺陷的纳米金刚石（ND）被评估为神经前体细胞（NPC）标记和荧光成像的潜在生物标志物。采用化学气相沉积和硅离子注入方法合成了含硅钒纳米颗粒。在光谱上，含SiV的ND表现出非常稳定的荧光和窄带发射，其优异的信噪比超过含氮空位（NV）中心的ND。用ND标记的NPC表现出与生物相容性一致的正常细胞活力和增殖特性。我们的结论是，SiVcontaining ND是一个很有前途的生物医学研究工具，用于干细胞研究中的细胞标记和光学成像。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.BM
All-optical nanoscale thermometry based on silicon-vacancy centers in detonation nanodiamonds
金刚石中的硅空位（SiV）中心是全光学纳米级高灵敏度测温的一个有前途的候选者，因为它们具有足够的灵敏度，以达到应用于生物系统所需的亚开尔文精度。预计具有SiV中心的纳米金刚石可以注入细胞中，以测量生物系统（如细胞器）的纳米级局部温度。然而，用于证明使用SiV中心的测温法的最小颗粒尺寸是几百纳米。我们最近通过爆炸工艺开发了适合大规模生产的含SiV中心的纳米金刚石。在这里，我们调查的光谱响应SiV中心含有爆轰纳米金刚石（SiV-DND）的温度。我们使用了空气氧化和聚甘油涂覆的SiV-DND，其平均粒径约为20 nm，这是用于证明使用纳米金刚石中的色心的测温法的最小尺寸。我们发现SiV-DND的零声子线在22.0 ~ 40.5 $^\circ C$范围内随温度的升高而线性红移。对温度的峰值灵敏度为0.011 $\pm$ 0.002 nm/K，这与所报道的块状金刚石中SiV中心的高灵敏度一致。温度灵敏度分析表明，SiV-DND测温可以达到亚开尔文精度。全光学SiV-DND测温技术对于研究诸如活细胞中的细胞器等纳米系统将是重要的。
2022-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Impact of surface functionalisation on the quantum coherence of nitrogen vacancy centres in nanodiamond
纳米级量子探针，如金刚石中的氮空位中心，在过去十年中已经表现出显着的传感能力，因为对这些系统的制造和操作的控制已经发展。然而，随着这些纳米级量子探针的尺寸减小，主体材料的表面终止开始作为磁场和电场噪声的来源发挥突出作用。在这项工作中，我们表明，硼烷减少纳米金刚石表面可以平均增加一倍的自旋弛豫时间的纳米金刚石中的单个氮空位中心相比，热氧化的表面。使用红外和X-射线吸收光谱技术的组合，我们相关的量子弛豫速率的变化与sp2碳的金刚石表面上的C-O和C-H键的转换。这些发现暗示双键碳物种作为近表面NV中心的自旋噪声的主要来源，并表明通过定制的表面工程，我们可以提高这些纳米级探针的量子特性和磁灵敏度。
2018-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoscale sensing based on nitrogen vacancy centersin single crystal diamond and nanodiamonds:achievements and challenges
在仪器、材料和理论描述的共同发展的推动下，固体中量子发射体的传感和成像能力在过去二十年中显著提高。固体中的量子发射体，其性质类似于原子和离子，提供了另一种方法来探测自然和人工纳米系统，具有最小的干扰和最终的空间分辨率。在这些新兴的量子发射体中，金刚石中的氮空位色心是一个突出的例子，因为它在室温下具有固有的性质（高发光、光稳定、生物相容、高相干自旋态）。本文综述了纳米金刚石和单晶金刚石中NV中心在传感和成像方面的最新进展和成就。我们还强调了不同类型钻石的普遍挑战和材料方面，并概述了使用颜色中心作为传感器时要考虑的主要参数。作为一种新型的传感资源，我们突出的NV centersas发光电偶极子和它们的耦合到其他纳米级偶极子，如石墨烯的属性。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale graphitization and defect evolution in silicon-vacancy center-containing nanodiamonds under high-pressure high-temperature annealing
Chimie ParisTech, UMR CNRS 8247, PSL Research University（巴黎化学研究院）；Synchrotron SOLEIL（索雷尔同步辐射中心）；University of Ottawa（渥太华大学）
该研究通过原位同步辐射X射线衍射确定了含SiV色心的纳米金刚石高温高压退火的石墨化阈值，建立了规避石墨化的工艺窗口，改善了其光学响应以用于量子技术。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Proximal nitrogen reduces the fluorescence quantum yield of nitrogen-vacancy centres in diamond
金刚石中的氮空位色心是最重要的固态量子体系之一。其应用领域包括高精度传感、量子计算、单光子通信、计量学、纳米级磁成像和生物传感。对于所有这些应用，所发射的光子的高量子产率是期望的。然而，被设计成具有高密度氮空位中心的金刚石样品显示出在单个批次内或甚至在同一样品内显著变化的亮度水平。在这里，我们表明，附近的氮杂质淬火氮空位中心通过非辐射跃迁发射，导致荧光量子产率降低。我们监测的氮空位中心合奏从合成金刚石样品与不同浓度的氮杂质的发射特性。虽然在1.81 ppm的低氮密度下，我们测得的寿命为13.9 ns，但我们观察到随着氮密度的增加，寿命大幅减少。我们测量的寿命低至4.4纳秒在氮密度为380 ppm。寿命的变化分别与相对荧光量子产率从77.4%降低至32%以及氮密度从88 ppm增加至380 ppm相匹配。这些结果将告知优化基于氮空位中心荧光的金刚石晶体器件的性能所需的条件。此外，这项工作提供了深入了解钻石和纳米钻石内的高密度氮空位合奏中观察到的不均匀性的起源。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Materials and Spin Characteristics of Nanodiamonds Partially Covered with Amino Groups and Embedded with Nitrogen-Vacancy Color Centers
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；Institute of Technical Physics and Materials Science, HUN-REN Centre for Energy Research（匈牙利科学院能源研究中心技术物理与材料科学研究所）
该研究探究不同尺寸、羟基或氨基封端的含氮-空位色心荧光纳米金刚石的自旋特性，明确零场分裂参数的尺寸依赖规律，发现140nm氨基封端样品可实现高且功率无关的NV(-)含量。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Designing Optically Addressable Nitrogen-Vacancy Centers in Ultra-Small Nanodiamonds: Insights from First-Principles Calculations
通过第一性原理电子结构与随机振电计算，揭示表面终止和颗粒间距对超小纳米金刚石中NV−电荷稳定性及光学可寻址性的影响。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-Throughput Detection and Manipulation of Single Nitrogen-Vacancy Center's Charge in Nanodiamonds
金刚石中的荧光氮空位（NV）缺陷具有显著的光物理性质，包括高的光稳定性，其允许稳定的荧光发射数小时;因此，将纳米金刚石（ND）用于量子光学和生物成像一直是人们的兴趣所在。这种应用受到ND天体物理学复杂性和异质性的限制。以前已经研究了ND中NV中心的光物理，但是缺乏灵敏和高通量的方法限制了ND的表征。本文报道了使用双色宽场落射荧光成像结合ND中单个NV的高通量单粒子探测的ND的系统分析，所述ND的尺寸小至5-10 nm。通过荧光强度比，观察到单个NV中心（NV-或NV 0）的电荷转换，并测量了ND中不同NV电荷态的寿命。还提出了通过pH可逆操纵NV电荷状态的发现。除了提供另一种机制来控制纳米金刚石中的NV电荷状态之外，我们的发现还打开了用不可光漂白的探针进行pH纳米传感的可能性。
2019-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.chem-ph
$^{13}$C Hyperpolarization with Nitrogen-Vacancy Centers in Micro- and Nanodiamonds for Sensitive Magnetic Resonance Applications
本文利用光泵浦NV中心、表面处理、微光子照明及改进的PulsePol序列，在室温和0.29 T下实现微米/纳米金刚石$^{13}$C超极化，NMR信号分别增强1500和940倍。
2024-03-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Wide-Field Strain Imaging with Preferentially-Aligned Nitrogen-Vacancy Centers in Polycrystalline Diamond
我们报告宽场光学检测磁共振成像的氮空位中心（NVs）在IIa型多晶金刚石。这些研究揭示了一个异质的结晶环境，产生不同密度的NV中心，包括一些个别晶粒内的优先取向，但保留长的自旋相干时间。使用本机NV作为纳米级传感器，我们介绍了一种三维应变成像技术，具有高灵敏度（$< 10^{-5}$ Hz $^{-1/2}$）和衍射限制的分辨率在宽视场。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Depletion of nitrogen-vacancy color centers in diamond via hydrogen passivation
我们发现，由于金刚石暴露于700°C至1000°C的氢等离子体，单晶金刚石中氮空位（NV）色心的发射显著减少。在约10分钟后，在暴露表面下方观察到显著的荧光减少至至少80mm深度，并且在1100°C下真空退火后7小时后没有恢复。我们归因于荧光减少NVH中心的形成等离子体诱导的氢扩散。这些结果对量子应用中氮空位中心的形成具有重要意义，并为我们理解氮空位向NVH的转化提供了信息，同时也为氢通过本征高纯金刚石材料的长程扩散提供了第一个实验证据。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Single nitrogen vacancy centers in chemical vapor deposited diamond nanocrystals
通过化学气相沉积（CVD）生长了含有单一色心的纳米金刚石晶体。使用组合的原子力和扫描共聚焦荧光显微镜，从单个微晶的荧光与微晶尺寸直接相关。在所采用的条件下，单光学活性氮空位（NV）中心掺入的最佳尺寸为60至70 nm。研究结果突出了NV掺入对晶体尺寸的强烈依赖性，特别是对于尺寸小于50 nm的晶体。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Narrowband fluorescent nanodiamonds produced from chemical vapor deposition films
我们报道了通过多晶化学气相沉积（CVD）膜的珠辅助声波分解（BASD）生产具有70-80 nm尺寸的纳米金刚石（ND）。ND显示高的结晶质量，以及强烈的窄带（7 nm）的室温发光在738 nm处，由于在原位纳入硅空位（SiV）中心。在室温和低温下的荧光性质表明，取决于制备，ND可用作单光子源或荧光标记。
2011-05-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of the dynamic Jahn-Teller effect in the excited states of nitrogen-vacancy centers in diamond
从5 K到室温测量了单氮空位心的光跃迁线宽和发射偏振。结果表明，在100 K温度范围内，互激发态布居弛豫使零声子谱线展宽，并且弛豫和谱线宽度都随温度的变化而变化。这种依赖性表明，动态Jahn-Teller效应是占主导地位的失相机制的NV光学跃迁在低温下。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
200 keV energy electron irradiation of single crystal diamond: Quantification of vacancy and nitrogen-vacancy production
本文定量研究了200 keV电子辐照单晶金刚石产生的空位深度分布，发现NV中心产生并非氮限制，空位过剩时NV会转化为NV2缺陷。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
In-Situ Studies of Stress Environment in Amorphous Solids Using Negatively Charged Nitrogen Vacancy Centers in Nanodiamond
非晶态固体在日常使用中很常见，它显示出与晶体不同的特性。玻璃、凝胶和聚合物都是常见的例子，聚合物在建筑和工艺方面的作用尤为重要。以往的研究主要集中在聚合物产品的整体性能，而对局部性能的研究较少。在这里，我们设计了一个独特的协议，使用带负电荷的氮空位中心在纳米金刚石原位研究聚合物产品内部的性能。选择聚二甲基硅氧烷的固化和氰基丙烯酸酯的聚合作为研究对象，我们测量了在化学过程中的材料中的局部压力和应变的时间依赖性。通过测量，我们能够原位探测两种聚合物物质内部的局部剪切应力。通过把大得惊人的剪应力看作是内部张力，我们试图对大块固体的极限抗拉强度提供一个微观解释。我们目前的方法适用于任何类型的透明非晶态固体与应力在MPa量级和原位性质的研究在纳米尺度。随着设备的改进，我们期望极限可以被推到亚MPa级。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tellurite glass rods with nanodiamonds as photonic magnetic field and temperature sensors
我们提出的混合材料的碲酸盐玻璃棒掺杂含有氮空位氮和顺磁氮空位色心的纳米金刚石组成的工作结果。报道的结果包括详细的碲酸盐玻璃和甘蔗制造，共焦和宽场成像的纳米金刚石分布在他们的体积，以及他们的荧光和光学检测磁共振测量的磁场和温度的光谱表征。磁场高达50 G进行了检查，灵敏度为10 $^{-5}$ T Hz $^{-1/2}$，而温度测量同时进行，灵敏度为74 kHz K $^{-1}$在8开尔文范围内，在室温下。通过这种方式，我们证明了这种系统的适用性，光纤磁和温度测量具有合理的性能已经在玻璃棒的形式。与此同时，杆构成了一个有趣的起点，用于进一步加工成光子组件，如微结构光纤或光纤锥，以实现专门的传感模式。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical levitation of high purity nanodiamonds in vacuum without heating
在高真空中含有氮空位中心的悬浮纳米金刚石是基础物理学中许多现象的潜在测试平台。然而，由于捕获激光的光吸收引起的加热，迄今为止的实验仅限于低真空。我们表明，铣削纯金刚石产生纳米金刚石，不加热的光强度高于700 GW/m $^2$低于5毫巴的压力。这一进展现在意味着纳米金刚石在光偶极阱中可达到的真空水平不再受温度限制。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Conversion of neutral nitrogen-vacancy centers to negatively-charged nitrogen-vacancy centers through selective oxidation
中性氮空位中心带负电荷的氮空位中心的转换被证明是由离子注入和退火在高纯金刚石中心。当表面暴露于465 C的氧气气氛时发生转化。电荷转换中心的光谱特性进行了研究。接近金刚石表面的氮空位中心的电荷状态控制是将这些中心集成到用于量子信息和磁传感应用的设备中的重要一步。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Robust Coherent Single-Photon Interface for Moderate- NA Optics Based on SiV Center in Nanodiamonds and a Plasmonic Bullseye Antenna
单光子的相干交换是应用量子光学的核心。金刚石中带负电荷的硅空位中心是最有希望获得相干单光子的来源之一。它的大德拜-沃勒因子、短寿命和非凡的光谱稳定性在固态单光子源领域是独一无二的。然而，个别中心的激发和检测需要高数值孔径的光学器件，再加上对低温的需要，使实验实现的技术开销。在这里，我们研究了一种基于纳米金刚石中的硅空位中心和金属靶心天线的混合量子光子学平台，以实现相干单光子界面，该界面可以有效地操作到低数值孔径光学器件，具有固有的抗失调性。
2021-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Vertical distribution of nitrogen-vacancy centers in diamond formed by ion implantation and annealing
进行蚀刻实验，其揭示通过离子注入和退火在靠近表面处产生的金刚石中的光学活性氮空位（NV）中心的垂直分布。的NV分布强烈地依赖于原生氮浓度，和中性和带负电荷的NV峰的光谱测量提供证据，在较低的氮材料中的电子耗尽效应。这些结果对于潜在的量子信息和磁力计设备是重要的，其中NV中心必须被创建在非常接近于用于耦合到光学结构的表面处。
2009-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Investigation of Near-Surface Defects of Nanodiamonds by High-Frequency EPR and DFT Calculation
纳米金刚石（ND）具有氮空位（NV）中心，是量子传感应用的一个有前途的平台。在ND中使用NV中心的应用的灵敏度通常由于ND表面附近的顺磁性杂质含量的存在而受到限制。在这里，我们调查近表面的顺磁性杂质在ND。使用高频（HF）电子顺磁共振光谱，探测ND壳内的近表面顺磁杂质，其g值测定为2.0028（3）。此外，HF电子-电子双共振检测的核磁共振谱和第一性原理计算表明，近表面杂质的可能结构是带负电荷的空位V-。近表面杂质的识别为提高纳米结构的NV特性和基于NV的传感技术提供了一条有前途的途径。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct formation of nitrogen-vacancy centers in nitrogen doped diamond along the trajectories of swift heavy ions
本文报道了用深度分辨光致发光法测量了在生长过程中掺氮100 ppm的Ib型合成单晶金刚石中沿快重离子（SHIs）径迹形成的氮空位（NV $^-$）中心。光谱分析表明，NV $^-$中心优先形成的区域内，其中电子停止过程占主导地位，而不是在离子范围的末端，其中弹性碰撞导致形成的空位和缺陷。热退火进一步增加NV收益率照射后，优先在高空位密度的区域与SHI。沿着单个快速重离子的轨道形成的NV中心可以用提升技术分离，用于在准一维寄存器中探索色心量子位，其平均量子位间距为几纳米，沿着10至30微米长的渗滤链每微米约100个色心。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph quant-ph
Photochromism in single nitrogen-vacancy defect in diamond
研究了金刚石单氮空位光学中心的光致变色现象。时间分辨光谱表明，在514 nm的强烈照射开关的氮空位缺陷的负形式。这种缺陷态在黑暗条件下弛豫回到中性形式。由光学中心的不同电荷状态发射的光子的时间关系明确地表明，氮空位缺陷占575 nm和638 nm的发射带。讨论了含氮给体光致变色的可能机理。
2005-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of surface spin-induced electron spin relaxations in nanodiamonds
纳米金刚石具有氮空位中心，在量子传感方面具有广阔的应用前景。长自旋弛豫时间（$T_1$和$T_2$）对于量子应用中的高灵敏度是关键的。已经表明，由于表面自旋引起的磁场波动强烈影响ND中的$T_1$和$T_2$。然而，它们的松弛机制尚未完全理解。本文研究了Nd：YAG晶体中单取代氮杂质（P1）心的$T_1$和$T_2$与表面自旋的关系。位于NV心附近的P1心是研究NV心自旋弛豫过程的理想模型系统。通过采用高频电子顺磁共振（EPR）光谱，我们验证了空气退火去除表面自旋有效，并显着减少其贡献$T_1$。
2020-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of neutral nitrogen-vacancy center in diamond and its qubit application
金刚石中带负电荷的氮空位缺陷（NV）$^-$在量子比特和生物学应用中引起了人们的广泛关注。负电荷来自附近的氮供体，其可能限制或阻止（NV）$^-$的成功应用。在这封信中，我们明确地确定\emph{neutral}氮空位缺陷（NV $^0$）的\emph{ab initio}超晶胞计算。我们的分析表明，i）自旋态可以被\emph{selectively}光学占据，ii）电子自旋态可以被时变磁场操纵，iii）自旋态可以被光学读出。在此基础上，NVMPDMATHABMO为在金刚石中实现量子位提供了新的希望，\emph{without}需要氮施主。
2009-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Nanodiamond emulsions for enhanced quantum sensing and click-chemistry conjugation
本文提出在纳米金刚石表面包覆薄乳液层，以保留NV中心量子特性、增强胶体稳定性并提供点击化学偶联官能团，从而推动量子纳米医学与生物传感应用。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
The nitrogen-vacancy center in diamond re-visited
对称性的考虑是用来提出一个模型的电子结构和相关的动力学的氮空位中心的金刚石。该模型解释了光致自旋极化的发生，自旋极化的发射水平的变化和瞬态发射的新测量。给出的速率常数与以前报道的速率常数有差异。
2006-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of fluorinated diamond surface on charge state of nitrogen-vacancy centers
研究了氟封端金刚石表面对浅氮空位缺陷中心带电状态的影响。氟化是实现与CF 4等离子体和表面化学确认与X-射线光电子能谱。这些合奏NV的光致发光显示，氟处理的表面导致更高的带负电荷的氮空位（NV-）人口比氧终止的表面。使用表面化学来控制NV电荷，特别是增加NV中心的密度，是朝着改善用于量子信息处理和磁性感测的NV的光学和自旋性质的重要步骤。
2013-04-04 cond-mat.mtrl-sci
The properties of the nitrogen-vacancy center in milled chemical vapor deposition nanodiamonds
本文通过优化球磨CVD单晶金刚石制备荧光纳米金刚石，证明其NV中心具有接近块材的T1自旋弛豫性质，为可扩展制造高性能量子传感材料提供了新途径。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine tensors of nitrogen-vacancy center in diamond from \emph{ab initio} calculations
利用\emph{ab initio}超原胞计算方法，计算并分析了金刚石中氮空位（N-V）中心基态和激发态的电荷和自旋密度分布。我们发现，超精细张量的$^{15}$ N核自旋是负的，强烈的各向异性的激发态，在以前的模型被广泛用于解释电子自旋共振测量。此外，我们还发现了由于激发而引起的自旋密度的显著重新分布，这对N-V中心的量子寄存器应用具有重要意义。
2009-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Conversion of Nitrogen to Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond Particles with High-Temperature Electron Irradiation
含有带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心的荧光纳米金刚石有希望用于广泛的应用，例如用于感测、作为荧光生物标志物或用于超自旋核自旋。NV $^-$中心由金刚石晶格中的替代氮（P1中心）缺陷和空位形成。使NV的浓度最大化是最有益的，这证明了寻找具有从P1到NV $^-$的高转化率的方法是合理的。我们在这里报告了表面清洁的荧光微米和纳米金刚石的表征，通过用高能（10 MeV）电子照射商业金刚石粉末并在800°C下同时退火获得。使用这种技术并增加辐照剂量，我们证明了NV $^-$的产生，转化率高达25%。最后，我们监测辐射诱导的自旋-1缺陷的产生在微米金刚石颗粒，我们与W16和W33中心，并研究辐照剂量和颗粒尺寸对NV $^-$的相干时间的影响。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-mediated nitrogen diffusion and aggregation via high-fluence electron beam irradiation in HPHT synthesized diamond crystal
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Tohoku University（东北大学）
通过室温电子束辐照和退火，研究氮掺杂HPHT金刚石中氮空位中心的形成机制，发现高注量下出现H3中心等未知缺陷，且其形成温度低于常规报道，归因于空位介导的氮扩散与聚集。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci
The excited state structure of the nitrogen-vacancy center in diamond
利用光学和微波双共振技术获得了金刚石中单氮空位中心的激发态结构。的激发态是一个轨道的双重态，它表明，它可以分裂和相关的过渡强度变化的外部电场和应变。提出了一个群理论模型。它给出了一个很好的帐户的意见，并有助于提高理解的电子结构的中心。这一发现对该中心的量子信息处理和其他应用具有重要意义。
2006-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Implantation of labelled single nitrogen vacancy centers in diamond using 15N
用7 keV ~（15）N（I = 1/2）离子注入Ⅱ a型金刚石，在金刚石中产生了氮空位（NV-）色心。光学检测的磁共振被用来测量NV-中心的超精细耦合。来自注入15 N产生的15 NV-的超精细光谱可以与由天然14 N（I = 1）位点产生的14 NV-中心区分开。分析表明，40个注入的15 N原子中有1个产生了光学上可观察到的15 NV-中心。本报告最终证明了一种机制，通过该机制可以测量通过氮注入形成NV中心的产率。
2006-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-polariton mediated interaction between two nitrogen-vacancy color centers in diamond using two-dimensional transition metal dichalcogenides
本文从量子主方程出发，讨论了金刚石中两个带负电荷的氮空位色心通过激子-极化激元在金刚石晶体附近的二维过渡金属二硫族化物层中传播的相互作用。我们专注于光学1.945 eV跃迁和模型的氮空位色心作为两个层次的（人工）原子。我们发现，相互作用参数和能级重整化常数对氮空位中心到过渡金属二硫族化物层的距离非常敏感。得到了激子-极化激元谱和进入林德布拉德方程的阻尼常数的解析表达式。讨论了激子介导超辐射产生的条件。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning nitrogen-vacancy magnetometry down to 350mK
我们报告的实施扫描氮空位（NV）磁强计在干稀释冰箱。使用脉冲光检测磁共振结合有效的微波传输通过共面波导，我们达到了350 mK的基础温度，由实验热负荷和热化的探头的限制。我们展示了扫描NV磁力成像超导涡旋在一个50纳米薄的铝微结构。我们测量的灵敏度约为3 μT/平方根Hz。我们的工作证明了在亚开尔文温度下扫描NV中心进行非侵入性磁场成像的可行性。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Statistical investigations on nitrogen-vacancy center creation
实验表明，浅氮极化（<10 keV）导致带负电荷的氮空位中心（NV-）产率为0.01- 0.1%。在碳基体中引入NV中心的最成功的技术是离子注入，然后在1100 K下退火。利用分子动力学（MD）和蒙特卡罗（MC）方法研究了浅注入过程中沟道效应和统计扩散的影响。用密度泛函理论计算了扩散过程的能垒。我们的模拟结果表明，与实验相比，NV产率有显着差异。据统计，25%的注入氮在退火后形成NV中心。
2013-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Vector magnetic field microscopy using nitrogen vacancy centers in diamond
金刚石中氮空位（NV）中心的定域自旋三重态基态可用于原子尺度的局域磁场探测。在这里，我们提出了一种技术，使用这些缺陷的钻石图像磁场周围的磁性结构。我们提取的本地磁场矢量探测共振跃迁的四个固定的四面体NV方向。结合共聚焦显微镜技术，我们构建了一个局部磁场矢量的二维图像。测量是在小于50 G的外场和环境条件下进行的。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized chemical switching of the charge state of nitrogen-vacancy luminescence centers in diamond
我们提出了一种用于控制半导体近表面发光中心电荷态的束引导化学技术。具体而言，我们氟化的H-终止的金刚石表面的电子束照射在NF 3蒸汽的存在下。氮空位处理作为一种局部化学开关，将氮空位发光中心的电荷状态从中性改变为负态。电子束衍射过程是高度局部化的，并且可以用于控制由电子束扫描的各个纳米金刚石和表面区域的发射光谱
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
All-optical cryogenic thermometry based on NV centers in nanodiamonds
金刚石中的氮空位（NV）中心被认为是一种高灵敏度的纳米尺度测量平台。温度测量一直是最近的焦点，注意力主要局限于室温应用。温度测量一直是最近的焦点，注意力主要局限于室温应用。然而，在低温下的温度感测仍然具有挑战性，因为对于依赖于NV中心自旋共振的温度依赖性频移及其利用微波的控制的许多常用技术，灵敏度降低。在这里，我们使用一种替代方法，不需要微波，比率式全光学测温，并证明它可以被利用到液氮温度，而不会恶化的灵敏度。使用嵌入在便携式聚二甲基硅氧烷（PDMS）片内的纳米金刚石阵列提供了一种通用的温度感测平台，该平台可以探测各种各样的系统，而没有施加微波所需的配置限制。利用该装置，我们观察到在由电阻加热器局部加热的铁磁绝缘体衬底（YIG）中超过数十微米的温度梯度。这种测温技术提供了一种低温兼容、无微波、微创的方法，能够探测局部温度，对衬底材料几乎没有限制。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
