惠豐鉆石股份有限公司與中國科學院理化技術研究所功能金剛石聯合研發中心,在高品級熒光納米金剛石制備領域取得了重要進展,有望在量子計算、量子傳感等多個前沿領域引發新的變革。
納米金剛石:微觀世界的量子明珠
氮空位色心(Nitrogen-vacancy center,NV色心),是金剛石晶體結構中的一種特殊的發光缺陷。當金剛石晶體中的一個碳原子被氮原子替代,且相鄰位置存在空位時,便構成了NV色心。這些微小的色心就像是微觀世界中的明亮燈塔,具有獨特的光學和量子特性,為科學家們提供了探索物質世界奧秘的全新視角。
目前,熒光納米金剛石作為量子與納米技術的產物,引領科研與應用革新,覆蓋生物醫學、量子計算、環境傳感及個性化醫療等各個領域。在量子計算領域,熒光納米金剛石中的NV色心的量子自旋態可以作為固態量子比特,用于存儲和操作量子信息,這使其在構建量子計算機的物理平臺上具有顯著優勢;在量子傳感方面,熒光納米金剛石在磁場、電場和溫度等物理量的檢測中表現卓越,例如可在生物醫學領域實現實時的細胞內溫度測量。在環境監測中,熒光納米金剛石可作為傳感器,檢測環境中的污染物如重金屬離子和有機污染物等。此外,熒光納米金剛石還可用于檢測生物體內的各種生物分子,如蛋白質、核酸等,為疾病的早期診斷和研究提供有力工具。
創新技術路徑,鑄就卓越成果
為制備出高品級熒光納米金剛石,聯合研發中心攻堅克難,目前已經開發針對惠豐100和200 nm系列產品的NV色心制造的技術方法。原材料選用高溫高壓法合成的納米金剛石,通過高能粒子束輻照法在納米尺度制造了金剛石NV色心。在研發過程中,團隊利用自主搭建的光磁共振譜儀檢測平臺,實現NV色心的精準檢測,為產品質量控制和性能評估提供了有力保障,確保了每一批次產品的卓越品質。
震撼成果:比肩國際,未來可期
經過一系列嚴謹的實驗和工藝優化,聯合研發中心成功制備出的熒光納米金剛石產品,在性能上可對標國際先進水平。從熒光光譜分析,產品不僅呈現出NV色心典型的發射峰,且熒光強度在處理后顯著增強,其光磁共振譜也體現出NV色心的典型特征,這充分證明了產品在性能上的可靠性與先進性。此外,該中心已經基于NV色心相關工作發表高學術論文1篇。
在成本效益方面,該產品展現出了極具競爭力的成本效益優勢,為未來的規模化生產與市場推廣鋪就了堅實的經濟基石。這使得產品在高附加值領域具備了顯著的商業潛力,同時也為其在多個前沿科技應用中的廣泛使用提供了有力的經濟保障。顯著的成本效益優勢不僅凸顯了產品的高附加值,更為未來大規模產業化鋪就了堅實的經濟基石,讓產品的廣泛應用與推廣具備了強大的可行性。
展望未來:拓展應用,領航行業發展
基于目前已取得的成果,聯合研發中心對未來有著清晰的規劃。一方面,將持續優化工藝,實現高品級熒光納米金剛石的穩定連續生產,降低生產成本,提高生產效率,進一步增大生產通量。另一方面,將不斷拓展產品系列,開發出不同粒徑、NV色心濃度的產品,以滿足不同應用場景的多樣化需求。同時,實現對熒光納米金剛石產品技術指標(如色心濃度)的定量檢測,以精確控制熒光納米金剛石的制備。
科研與產業的深度融合:共繪美好藍圖
此次聯合研發中心在高品級熒光納米金剛石制備及NV色心技術領域所取得的突破,不僅是惠豐鉆石股份有限公司與中國科學院理化技術研究所深度合作的結晶,更是我國在量子材料領域邁向世界前沿的重要一步。雙方充分發揮各自的優勢,科研院所提供了強大的技術支持和創新能力,而企業則以其敏銳的市場洞察力和高效的生產能力,為科研成果的轉化提供了廣闊的平臺。通過這種緊密的合作模式,聯合研發中心不僅在基礎研究領域取得了突破,更在將這些成果推向市場的過程中展現出了巨大的潛力。未來,隨著高品級熒光納米金剛石及其NV色心技術的進一步發展和應用,該技術必將在量子科技領域掀起一場新的技術革命,提升我國在該領域的領先地位。
從基礎研究的艱辛探索,到關鍵技術的逐一攻克;從實驗室的科研成果,到未來廣闊的應用前景,聯合研發中心的科研人員將繼續攻堅克難,推進金剛石量子技術的進一步轉化和應用,在量子計算、量子通信、生物醫學成像等多個關鍵領域為科技的進步貢獻力量。