Varying temperature and silicon content in nanodiamond growth: effects on silicon-vacancy centers
含有色心的纳米金刚石在量子信息处理、计量学和量子传感中开辟了许多应用。特别地，硅空位（SiV）中心由于其有益的光学性质而成为量子发射体的突出候选者。在这里，我们表征纳米金刚石生产的高压高温方法没有催化剂金属，专注于两个样品具有清晰的SiV签名。不同的生长温度和样品之间的初始化合物中硅的相对含量改变了它们的纳米金刚石尺寸分布和SiV中心的丰度。我们的研究结果表明，纳米金刚石的生长可以控制和优化不同的应用。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Surface-induced charge state conversion of nitrogen-vacancy defects in nanodiamonds
我们提出了一个单一的氮空位（NV）缺陷托管在纳米金刚石（ND）的电荷态转换的研究。我们首先表明，带负电荷的NV $^{-}$缺陷的比例，相对于其中性对应物NV $^{0}$，随着ND的大小而减小。然后，我们提出了一个简单的模型的基础上的一层电子陷阱位于ND表面，这是在良好的协议与记录的统计。通过使用热氧化去除核周围的无定形碳壳，我们证明了NV $^{-}$缺陷的比例显着增加在10纳米核。这些结果对于进一步了解、控制和利用金刚石中带负电荷的NV缺陷的独特性质是非常宝贵的
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Optical properties of SiV and GeV color centers in nanodiamonds under hydrostatic pressures up to 180 GPa
我们研究了纳米金刚石中硅空位（SiV）和锗空位（GeV）色心在180 GPa静压下的光学性质。纳米金刚石是通过Si或Ge掺杂的等离子体辅助化学气相沉积合成的，并且对于我们的实验，在金刚石对砧单元中加压。在流体静压下，我们观察到的SiV和GeV的零声子线的蓝移17太赫兹（70 meV）和78太赫兹（320 meV），分别。这些测得的压力引起的位移是在良好的协议与从头计算，考虑到晶格压缩的基础上的状态方程的金刚石，并扩展到锡空位（SnV）中心的情况下。这项工作提供了指导使用IV族空位中心作为量子传感器在极端压力下，将利用其特定的光学和自旋特性诱导其固有的反转对称结构。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Preparing single SiV$^{-}$ center in nanodiamonds for external, optical coupling with access to all degrees of freedom
光耦合使得远距离量子发射器之间的中程和长程相互作用成为可能。这种相互作用可能是耦合自旋系统的自下而上方法或集成量子光子学和量子等离子体激元学的基本元素。在这里，我们准备纳米金刚石携带单一的，带负电荷的硅空位中心的倏逝光耦合与访问所有自由度的原子力纳米操纵装置。该色心具有优异的光学性质，可与块状金刚石中的硅空位中心相媲美，导致可分辨的精细结构分裂，共振激发下的线宽接近傅里叶变换极限和良好的偏振对比度。我们确定的轨道弛豫时间$T_{1}$的轨道分裂基态，并表明，所有的光学性质是保守的平移纳米操纵。此外，我们证明了纳米金刚石的旋转。与平移操作相反，旋转导致偏振对比度的变化。我们利用纳米操纵前后偏振对比度的变化来确定旋转角度。最后，我们评估了位于不同纳米金刚石中的硅空位中心的不可区分的单光子发射的可能性。我们的工作使理想的倏逝光，光学耦合的遥远的纳米金刚石含有硅空位中心与量子网络，量子中继器或复杂的量子系统的实现中的应用。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
High pressure, high temperature molecular doping of nanodiamond
作为新兴量子技术基础的钻石色心的发展受到离子注入产生适当缺陷的需要的限制。我们提出了一种不需要离子注入的多功能掺杂金刚石的方法，通过合成掺杂的无定形碳前驱体和在高温高压下的转变。为了探索这种自下而上的色心产生方法，我们合理地在纳米金刚石中产生硅空位缺陷，并研究它们用于光学压力计量。此外，我们表明，这个过程可以产生惰性气体缺陷金刚石从典型的惰性氩气压力介质，这可以解释在其他高压实验中观察到的滞后效应和一些陨石纳米金刚石中的惰性气体的存在。我们的研究结果说明了一个一般的方法来产生钻石色心，并可能使设计缺陷的控制产生。
2018-04-01 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
Low temperature investigations and surface treatments of colloidal narrowband fluorescent nanodiamonds
我们报告的荧光调查和拉曼光谱的胶体纳米金刚石（ND）通过珠辅助的多晶化学气相沉积薄膜的声波分解（BASD）。BASD ND含有原位产生的硅空位（SiV）中心。虽然许多ND表现出从SiV系综发射，我们也确定ND具有主要发射从一个单一的明亮的SiV中心。我们证明了在空气中的ND的氧化作为一种工具，以优化的ND的结晶质量，通过去除受损的区域，从而减少合奏线宽，以及单光子发射与增加的纯度。我们进一步研究了明亮的单SiV心的温度依赖的零声子线精细结构以及它的发射和吸收的偏振特性。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Thermometry of an optically levitated nanodiamond
利用悬浮金刚石中氮空位（NV）中心的自旋性质，我们表征了单个纳米金刚石的吸收。我们首先校准嵌入纳米金刚石中的NV中心的温度测量响应。然后，使用这种校准，我们估计的吸收截面的单个悬浮的纳米金刚石。我们表明，这种吸收是外在的，并占主导地位的体积效应。我们的工作开辟了道路，以金刚石材料的悬浮量子实验优化。它还展示了光学悬浮作为一个独特的平台，以表征材料的热性能在纳米粒子水平。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci quant-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
Photothermal effects during nanodiamond synthesis from a carbon aerogel in a laser-heated diamond anvil cell
纳米金刚石由于其在室温下具有显着的光稳定性和长的自旋相干时间的色心的能力，已经成为量子计算、生物标记和传感的有前途的材料。最近，一种自下而上的，高压，高温（HPHT）的方法被证明是从无定形碳前体在激光加热金刚石对顶砧单元（LH-DAC），这是由近流体静力学惰性气体压力介质的支持下生长纳米金刚石与色心。然而，光热加热及其对金刚石生长的影响，包括相转化条件和色心形成的温度依赖性的详细了解，还没有报道。在这项工作中，我们测量黑体辐射LH-DAC从碳气凝胶合成纳米金刚石，以检查这些温度依赖性的影响。黑体温度测量表明，纳米金刚石生长可以发生在16.3 GPa和1800 K。我们使用米氏理论和解析热输运来开发预测光热加热模型。该模型表明，在激光加热期间熔化惰性气体压力介质降低了局部热导率，以驱动向金刚石的相转化的高空间分辨率。最后，我们观察到氮空位中心的温度依赖性的形成和解释这种现象的背景下，高温高压碳空位扩散使用CBΩ理论。
2017-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
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
$^{13}$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
Electron-induced state conversion in diamond NV centers measured with pump-probe cathodoluminescence spectroscopy
金刚石中的氮空位（NV）中心是可靠的单光子发射体，在量子技术和计量学中具有应用。已知NV中心有两种电荷状态：NV $^0$和NV $^-$，后者由于其长的电子自旋相干时间而被主要研究。因此，控制NV中心的电荷状态是必不可少的。然而，理解不同状态之间的动态仍然具有挑战性。这里，示出了由于电子诱导载流子产生而从NV $^-$到NV $^0$的转换。首次提出了用电子脉冲作泵浦，激光脉冲作探测，制备和读出NV态的超快泵浦-探测阴极发光光谱。用考虑载流子动力学（0.8 ns）、NV $^0$自发发射（20 ns）和NV $^0$ $\rightarrow$ NV $^-$反向转移（500 ms）的模型解释实验数据。结果提供了新的见解的NV $^-$ $\leftrightarrow$ NV $^0$转换动力学，并到使用泵探测阴极发光作为纳米级NV表征工具。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tracking Emission Rate Dynamics of NV Centers in Nanodiamonds
晶体中心的自发发射受光子局域态密度和非辐射过程的影响。在这里，我们监测的自发发射的单氮空位（NV）中心，因为他们的主机金刚石的大小减少从一个大的单片晶体的连续循环的氧化。尺寸减小引起NV辐射发射的淬灭。新的非辐射通道导致荧光强度和激发态寿命的降低。在一种情况下，我们观察到闪烁的开始，这可能提供一种途径来理解这些额外的非辐射衰变通道。
2013-05-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
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
Low-field all-optical detection of superconductivity using NV nanodiamonds
Helmholtz-Institut Mainz（海姆霍兹美因茨研究所）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Institute of Physics, Jagiellonian University（雅盖隆大学物理研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（重离子研究赫尔姆霍兹中心）；Hebrew University（希伯来大学）；Institute of Applied Physics, Hebrew University（希伯来大学应用物理研究所）；Racah Institute of Physics, Hebrew University（希伯来大学拉卡物理学研究所）
利用NV纳米钻石在近零磁场交叉弛豫磁ometry中无微波干扰地探测超导体，通过测量临界温度和穿透磁场参数，实现对迈斯纳效应和穿透场的非侵入式研究。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
GPa Pressure Imaging Using Nanodiamond Quantum Sensors
The University of Tokyo（东京大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学智能物理学研究所）；Trans-Scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
本研究以纳米金刚石中的氮空位色心为量子传感器，在金刚石对顶砧中实现约20 GPa压力分布的宽场光学成像，对比ND引入方法并验证该技术可拓展至其他物理量探测。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
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
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
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
Template-Assisted Self Assembly of Fluorescent Nanodiamonds for Scalable Quantum Technologies
提出一种毛细管驱动的模板辅助自组装方法，实现直径低于50 nm的纳米金刚石在毫米级区域的精确有序排列，并基于200余个样品的统计测量揭示了NV中心性质与尺寸无关，为量子器件集成奠定基础。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanodiamonds carrying quantum emitters with almost lifetime-limited linewidths
具有光学活性缺陷的纳米金刚石（ND）是应用于量子传感、生物成像和量子光学的重要技术材料。带负电荷的硅空位（SiV）缺陷已知在分子大小的ND（1至6nm）中发荧光，并且其光谱性质取决于周围的主体晶格的质量。因此，这个缺陷是一个很好的探针，以研究小ND的材料特性。在这里，我们报告了前所未有的狭窄的光学过渡SiV色心托管在纳米金刚石使用一种新的高压高温（HPHT）技术。SiV零声子线被测量为具有1.05 nm的不均匀分布，在5 K的许多ND的样品。对于小于200 nm的纳米金刚石中的SiV中心，测量到窄至354 MHz的单个谱线，这比先前报道的纳米金刚石的最佳SiV线窄四倍。校正表观光谱扩散产生了一个均匀的linewith约200 MHz，这是接近的辐射寿命所施加的宽度限制。这些结果表明，直接HPHT合成技术能够生产具有高晶格质量的纳米金刚石，因此其是有价值的技术材料。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
25-nm diamond crystals hosting single NV color centers sorted by photon-correlation near-field microscopy
含有高度光致发光色心的金刚石纳米晶是一种引人注目的非经典近场光源。对于近场应用，反射镜的尺寸至关重要，因为它定义了光学分辨率。NV（氮空位）色心通过纳米金刚石粉末的质子照射和退火有效地产生。使用近场显微镜和光子统计测量，我们表明，纳米金刚石的尺寸下降到25 nm，可以保持一个单一的NV色心明亮，稳定的光致发光。
2007-10-31 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
Probing thermal magnon current mediated by coherent magnon via nitrogen-vacancy centers in diamond
目前，热激发磁振子由于其在计算设备和热电转换技术中的潜力而受到广泛研究。我们报告的热磁振子电流的检测下的温度梯度使用量子传感器的磁性绝缘体钇铁石榴石传播：与金刚石中的氮空位（NV）中心的电子自旋。热磁振子电流被观察到作为修改拉比振荡频率的NV自旋托管在一个梁状的大块金刚石，共振耦合的相干磁振子传播了很长的距离。此外，使用纳米金刚石，NV自旋弛豫速率的变化取决于所施加的温度梯度下观察到的非共振NV激发条件。通过NV自旋态探测由相干磁振子介导的热磁振子电流的演示作为创建混合自旋热电子学和自旋量子比特的设备平台的基础。
2021-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid nanodiamond-YIG systems for efficient quantum information processing and nanoscale sensing
金刚石中的氮空位（NV）中心具有显著的量子相干性，是室温量子计算和量子传感的理想候选者，近年来得到了广泛的研究。然而，这些方案依赖于自旋-自旋偶极相互作用，这需要NV中心彼此在几纳米内，同时仍然可以单独寻址，或者靠近金刚石表面，在那里它们的相干性显著降低。在这里，我们展示了一种方法，用于克服这些限制，使用混合钇铁石榴石（YIG）-纳米金刚石量子系统的帮助下，直接组装和转印技术构建。我们表明，YIG自旋波可以放大微波源的振荡场超过两个数量级，并有效地介导其与NV中心系综的相干相互作用。这些结果表明，铁磁体中的自旋波可以用作增强的远程量子比特相互作用的量子总线，为混合量子网络和传感设备中固态缺陷的超高效操纵和耦合铺平了道路。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Prolonged orbital relaxation by locally modified phonon density of states for SiV$^-$ center in nanodiamonds
相干量子系统是新兴量子技术的关键资源。固态自旋系统对于紧凑和可扩展的设备特别重要。然而，与固态主机的相互作用会降低相干性。金刚石中带负电荷的硅空位中心就是这样一个例子。虽然光谱特性是突出的，与缺陷对称性保护的光学相干性，自旋相干性是容易受到快速的轨道弛豫限制自旋退相时间。因此，延长轨道弛豫时间是最紧迫的，并且已经通过在非常低的温度下操作或通过引入大的应变来解决。然而，这两种方法都有明显的缺点，前者需要使用稀释制冷机，后者影响固有对称性。在这里，提出了一种新的方法来延长轨道弛豫与局部修改的声子态密度在相关的频率范围内，通过限制金刚石主机低于100 nm。该方法在几开尔文的液氦温度和低应变区工作。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Strain modulation of Si vacancy emission from SiC micro- and nanoparticles
半导体中的单光子发射点缺陷已经成为未来量子技术器件的强有力候选者。在目前的工作中，我们利用晶体颗粒来研究相关的缺陷定位，发射位移和波导。具体而言，从6 H-SiC微米和纳米粒子的发射范围从100 nm到5 $μ$米的大小收集使用阴极发光（CL），我们监测信号归因于Si空位（V $_{\textrm{Si}}$）作为其位置的函数。发射波长的明显变化被发现定位在颗粒中心和边缘的发射器。通过比较空间CL图与在透射电子显微镜中进行的应变分析，我们将发射位移归因于沿颗粒a方向的2-3%的压缩应变。因此，在SiC纳米颗粒内嵌入V $_{\textrm{Si}}$量子位缺陷提供了一个有趣的和通用的机会来调节单光子发射能量，同时通过自组装的SiC纳米颗粒基质确保易于寻址。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
