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(yan)發中心,在(zai)高品級熒光納米金剛石制備領(ling)域取(qu)得了重要進展,有望在(zai)量(liang)子(zi)計算、量(liang)子(zi)傳感等多(duo)個前沿(yan)領(ling)域引(yin)發新的變革(ge)。
納米金剛石:微觀世界的量子明珠
氮空(kong)位色(se)心(xin)(Nitrogen-vacancy center,NV色(se)心(xin)),是金(jin)剛石晶體結(jie)構(gou)中(zhong)的(de)(de)(de)一種特(te)殊的(de)(de)(de)發光(guang)缺(que)陷。當金(jin)剛石晶體中(zhong)的(de)(de)(de)一個(ge)碳原子(zi)被氮原子(zi)替代(dai),且相鄰位置存在空(kong)位時,便構(gou)成了NV色(se)心(xin)。這些微小的(de)(de)(de)色(se)心(xin)就像是微觀世(shi)界中(zhong)的(de)(de)(de)明亮(liang)燈塔,具有獨特(te)的(de)(de)(de)光(guang)學和量子(zi)特(te)性(xing),為科(ke)學家們提供了探索物質世(shi)界奧秘的(de)(de)(de)全新(xin)視角。
目前,熒光(guang)納(na)(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)作(zuo)為(wei)量(liang)子(zi)(zi)與(yu)納(na)(na)米(mi)(mi)技術的產物(wu)(wu)(wu),引領(ling)(ling)科(ke)研與(yu)應用革(ge)新,覆蓋生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)醫學、量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算、環(huan)境傳(chuan)感(gan)及個性化醫療等各個領(ling)(ling)域。在(zai)(zai)量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算領(ling)(ling)域,熒光(guang)納(na)(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)中的NV色心(xin)的量(liang)子(zi)(zi)自旋態可(ke)(ke)以作(zuo)為(wei)固(gu)態量(liang)子(zi)(zi)比特,用于存儲和(he)(he)操作(zuo)量(liang)子(zi)(zi)信息,這使其在(zai)(zai)構建量(liang)子(zi)(zi)計(ji)算機的物(wu)(wu)(wu)理(li)平臺上具有(you)顯著(zhu)優勢;在(zai)(zai)量(liang)子(zi)(zi)傳(chuan)感(gan)方(fang)面(mian),熒光(guang)納(na)(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)在(zai)(zai)磁(ci)場(chang)、電場(chang)和(he)(he)溫(wen)度等物(wu)(wu)(wu)理(li)量(liang)的檢(jian)(jian)測中表現卓(zhuo)越(yue),例如(ru)可(ke)(ke)在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)醫學領(ling)(ling)域實現實時的細胞內溫(wen)度測量(liang)。在(zai)(zai)環(huan)境監測中,熒光(guang)納(na)(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)可(ke)(ke)作(zuo)為(wei)傳(chuan)感(gan)器,檢(jian)(jian)測環(huan)境中的污染物(wu)(wu)(wu)如(ru)重金(jin)(jin)屬離子(zi)(zi)和(he)(he)有(you)機污染物(wu)(wu)(wu)等。此外(wai),熒光(guang)納(na)(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)還可(ke)(ke)用于檢(jian)(jian)測生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)體內的各種生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)分子(zi)(zi),如(ru)蛋白質、核酸等,為(wei)疾(ji)病的早期診斷和(he)(he)研究提供有(you)力工具。
創新技術路徑,鑄就卓越成果
為制備(bei)出高品(pin)級熒(ying)光(guang)納米(mi)金剛(gang)石(shi),聯合研(yan)發(fa)中(zhong)(zhong)心(xin)攻(gong)堅克難,目前已經開發(fa)針對惠豐100和200 nm系列(lie)產(chan)品(pin)的NV色心(xin)制造(zao)的技術(shu)方法(fa)。原(yuan)材料選用高溫高壓法(fa)合成的納米(mi)金剛(gang)石(shi),通過高能粒(li)子(zi)束輻照法(fa)在納米(mi)尺(chi)度制造(zao)了(le)金剛(gang)石(shi)NV色心(xin)。在研(yan)發(fa)過程中(zhong)(zhong),團隊利用自主搭建(jian)的光(guang)磁共振譜(pu)儀檢測平臺,實(shi)現NV色心(xin)的精準檢測,為產(chan)品(pin)質(zhi)量控制和性能評估提供了(le)有力保障,確保了(le)每一批(pi)次產(chan)品(pin)的卓越品(pin)質(zhi)。
震撼成果:比肩國際,未來可期
經過一系列嚴謹的實(shi)驗和工藝優化,聯合研發中(zhong)心(xin)(xin)成(cheng)功(gong)制備出(chu)的熒光(guang)納米(mi)金剛石產品,在性能上可對標國(guo)際先(xian)進(jin)(jin)水(shui)平。從熒光(guang)光(guang)譜分(fen)析,產品不僅呈(cheng)現(xian)出(chu)NV色(se)心(xin)(xin)典型的發射峰,且熒光(guang)強度在處理后顯(xian)著增強,其(qi)光(guang)磁共振譜也體現(xian)出(chu)NV色(se)心(xin)(xin)的典型特征,這充分(fen)證明了產品在性能上的可靠性與(yu)先(xian)進(jin)(jin)性。此外,該中(zhong)心(xin)(xin)已(yi)經基(ji)于NV色(se)心(xin)(xin)相關(guan)工作發表高學(xue)術論文1篇。
在成本(ben)效益(yi)方面,該(gai)產(chan)品(pin)展現出了(le)(le)極具(ju)競爭力的(de)(de)成本(ben)效益(yi)優勢,為(wei)未來(lai)的(de)(de)規模(mo)化生(sheng)產(chan)與市場推(tui)廣鋪就(jiu)了(le)(le)堅實的(de)(de)經濟(ji)(ji)基(ji)石。這使得產(chan)品(pin)在高附加值(zhi)領域具(ju)備了(le)(le)顯(xian)著的(de)(de)商業(ye)潛(qian)力,同時也為(wei)其(qi)在多個前沿科技應(ying)用(yong)中的(de)(de)廣泛使用(yong)提供了(le)(le)有力的(de)(de)經濟(ji)(ji)保障。顯(xian)著的(de)(de)成本(ben)效益(yi)優勢不僅凸顯(xian)了(le)(le)產(chan)品(pin)的(de)(de)高附加值(zhi),更為(wei)未來(lai)大(da)規模(mo)產(chan)業(ye)化鋪就(jiu)了(le)(le)堅實的(de)(de)經濟(ji)(ji)基(ji)石,讓產(chan)品(pin)的(de)(de)廣泛應(ying)用(yong)與推(tui)廣具(ju)備了(le)(le)強大(da)的(de)(de)可行性。
展望未來:拓展應用,領航行業發展
基(ji)于目(mu)前已取得(de)的(de)成果(guo),聯合研(yan)發中(zhong)心對未來有著清(qing)晰的(de)規劃(hua)。一方面,將持續優化工藝,實現(xian)高(gao)品級熒(ying)光納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)穩定(ding)連續生產(chan)(chan),降低(di)生產(chan)(chan)成本(ben),提高(gao)生產(chan)(chan)效率,進(jin)一步增大生產(chan)(chan)通量。另(ling)一方面,將不(bu)斷拓(tuo)展產(chan)(chan)品系列(lie),開(kai)發出不(bu)同(tong)粒徑、NV色(se)(se)心濃度的(de)產(chan)(chan)品,以(yi)滿足不(bu)同(tong)應(ying)用場景的(de)多(duo)樣化需求(qiu)。同(tong)時,實現(xian)對熒(ying)光納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)產(chan)(chan)品技術指標(如(ru)色(se)(se)心濃度)的(de)定(ding)量檢測(ce),以(yi)精確控(kong)制(zhi)熒(ying)光納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)制(zhi)備。
科研與產業的深度融合:共繪美好藍圖
此次(ci)聯合研(yan)發(fa)中(zhong)心在(zai)(zai)高品級熒光(guang)納米(mi)金剛(gang)石(shi)制備(bei)及NV色心技(ji)(ji)術(shu)(shu)領(ling)(ling)域(yu)所(suo)取得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突破,不(bu)僅是(shi)惠豐(feng)鉆石(shi)股份有(you)限(xian)公司與(yu)中(zhong)國(guo)(guo)科學院(yuan)理化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研(yan)究所(suo)深度合作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶,更(geng)是(shi)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)(zai)量(liang)子材料(liao)領(ling)(ling)域(yu)邁(mai)向(xiang)世(shi)界前沿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)一步。雙方(fang)充(chong)分發(fa)揮(hui)各自的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優勢,科研(yan)院(yuan)所(suo)提供了(le)(le)強大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)支持和(he)創新(xin)(xin)能力,而企業(ye)則(ze)以其(qi)敏(min)銳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場洞察力和(he)高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產能力,為科研(yan)成果的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉化(hua)提供了(le)(le)廣闊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)臺。通過(guo)這(zhe)種緊密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合作(zuo)模式,聯合研(yan)發(fa)中(zhong)心不(bu)僅在(zai)(zai)基(ji)礎(chu)研(yan)究領(ling)(ling)域(yu)取得了(le)(le)突破,更(geng)在(zai)(zai)將這(zhe)些成果推向(xiang)市場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)展現出了(le)(le)巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潛力。未來(lai),隨著高品級熒光(guang)納米(mi)金剛(gang)石(shi)及其(qi)NV色心技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進一步發(fa)展和(he)應用,該技(ji)(ji)術(shu)(shu)必(bi)將在(zai)(zai)量(liang)子科技(ji)(ji)領(ling)(ling)域(yu)掀起一場新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)革(ge)命(ming),提升我(wo)國(guo)(guo)在(zai)(zai)該領(ling)(ling)域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)領(ling)(ling)先地位。
從基礎(chu)研究的(de)(de)艱辛探索,到(dao)關鍵技術的(de)(de)逐一(yi)(yi)攻克;從實驗(yan)室的(de)(de)科(ke)研成(cheng)果,到(dao)未來廣闊的(de)(de)應用前景,聯合研發(fa)中心的(de)(de)科(ke)研人員將(jiang)繼續攻堅克難,推進(jin)金剛(gang)石量(liang)(liang)子(zi)技術的(de)(de)進(jin)一(yi)(yi)步轉化和應用,在量(liang)(liang)子(zi)計算、量(liang)(liang)子(zi)通信、生物醫(yi)學(xue)成(cheng)像(xiang)等多個關鍵領域為科(ke)技的(de)(de)進(jin)步貢獻力量(liang)(liang)。