《控制完全集成的纳米金刚石:物理学家将基于金刚石的量子系统集成到纳米光子电路中》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-11-25
  • 自然于2020年11月23日发布关于纳米金刚石的内容,文章指出物理学家已经成功地将纳米金刚石完全集成到纳米光子电路中,同时在光学上解决了其中的几个纳米金刚石。该研究为量子传感方案或量子信息处理器领域的未来应用奠定了基础。

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    • 编译者:郭文姣
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    • 由于其特殊的光学和磁性,带负电荷的氮-空位中心(NV−)纳米金刚石(NDs)已确定作为成像的一个不可或缺的工具,传感和量子比特操作。单一的发射行为的调查NV−中心在纳米尺度上是至关重要的,支撑着他们使用的应用程序从量子计算到超分辨率成像。这里,我们报告一个spin-manipulated nanoscopy纳米级分辨率的方法共同闪烁NV−中心在衍射极限限制区域。使用广角本地化显微镜结合纳米旋转操纵和援助的微波源调谐光学检测到核磁共振(ODMR)频率,我们发现两个集体闪烁NV−中心可以解决。此外,当集体发射器拥有相同的基态自旋转移频率,该方法允许每个单一的解决NV−中心通过外部磁场用于分割共振下降。在自旋操控,三级闪烁动态提供的手段来解决两个NV−中心相隔23海里。本文提出的方法为纳米级超分辨技术研究和成像自旋相关的量子相互作用提供了一个新的平台。 ——文章发布于2017年11月03
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    • 编译者:hujm
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    • 据最新一期《自然》杂志报道,英国伦敦大学学院的一项新研究发现,低成本纳米金刚石的量子感应能力可提高纸质诊断测试的灵敏度,其灵敏度比广泛使用金纳米颗粒的测试高出5个数量级,有望更早检测出诸如HIV之类的病毒性疾病。   纸质侧向流动测试与妊娠测试的工作方式相同,将一条纸浸入液体样本中,以颜色(或荧光信号)变化表示阳性结果及检测到病毒蛋白或DNA,被广泛用于检测从HIV到新冠病毒等各种病毒,可实现快速诊断,不必在实验室处理结果。   纳米金刚石具有的更高灵敏度,可检测到更低的病毒载量,这意味着可以在更早阶段发现疾病,有望降低病毒传播风险,采取及时有效治疗。   金刚石具有高度的规则结构,有些具有一种称为“氮空位(NV)中心”的缺陷。NV中心有许多潜在应用,从超灵敏成像的荧光生物标记到量子计算中的信息处理量子位。研究人员就是利用了纳米金刚石的这种特性。   NV中心可发出明亮的荧光,以此表示抗原或其他靶分子信号的存在。过去,荧光标记受到来自样品或试纸条的背景荧光的限制,很难检测出低浓度病毒蛋白或DNA。但是,荧光纳米金刚石的量子性质允许选择性地调节其发光,因此可以使用微波场将信号固定在设定的频率上,并且可以有效地将其与背景荧光分离,从而解决了这一限制。   光学结果表明,与金纳米颗粒相比,纳米金刚石的灵敏度提高了5个数量级(10万倍),也就是说,生成可检测信号所需的纳米颗粒数量要少得多。通过一个短短的10分钟恒温扩增步骤,研究人员能够在模型样品中以单个分子的水平检测艾滋病病毒RNA。   这项工作已在实验室环境中进行了演示,但研究小组希望开发新的测试方法,以便可以使用智能手机或便携式荧光读取器读取结果,从而使用户更容易进行测试。