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金刚石中的 III 族量子缺陷是稳定的自旋 1 ...
钻石中的色心已成为一系列量子技术（从量子传感到量子网络）的主要固态“人造原子”。目前，协同研究活动正在进行中，以识别新的色心，这些色心将钻石中氮空位（NV − ）的稳定自旋和光学特性与硅空位（SiV − ）中心的光谱稳定性相结合，最近的研究还发现了其他具有优异特性的 IV 族色心。在本文中，我们从第一原理研究了一类新的钻石量子发射体，即 III 族色心，我们表明它们在自旋为 1、电场不敏感的结构中具有热力学稳定性。从从头算电子结构方法，我们表征了这些 III 族色心激发态流形中存在的乘积 Jahn-Teller (pJT) 效应，我们在那里捕捉到了与强电子-声子耦合相关的对称性破坏畸变。这些预测可以指导 III 族空位中心的实验识别及其在量子信息科学和技术应用中的使用。
如何引用本文：Benson V, Amini A. 为什么纳米金刚石载体能够克服癌症的耐药性。Cancer Drug Resist 2020;3: 632+4
摘要 纳米金刚石是一种极具吸引力的抗癌药物载体。纳米金刚石颗粒在医学应用方面的主要优势在于它们与非癌细胞具有高相容性、表面可修饰治疗和癌细胞靶向分子，以及制造成本相对较低。此外，纳米金刚石载体可显著提高所载药物的治疗效果，因此抗癌药物在较低剂量下可发挥更有效的作用。因此，较低的药物剂量可减少副作用。修饰有靶向分子的载体主要在肿瘤组织中积聚，而这些纳米金刚石颗粒会削弱药物从癌细胞中流出。考虑使用纳米金刚石载体的治疗方法已在体外和体内进行了测试。现在，研究人员特别关注全身应用纳米金刚石载体可能产生的副作用。纳米金刚石载体的行为在很大程度上取决于其表面涂层，因此必须分别评估每种治疗复合物。一般而言，纳米金刚石载体的位点特异性应用似乎是一种相当安全的治疗方法，但静脉应用需要进一步研究。纳米金刚石载体的益处是显著的并且代表着克服多种癌症耐药性的有效方法。
生物学中的金刚石量子器件
摘要：目前可用的能够达到原子分辨率的分子成像技术仅限于低温、真空条件或大量样品。基于金刚石中氮空位 (NV) 中心自旋相关光致发光的量子传感器具有在环境条件下实现具有原子分辨率的单分子检测的巨大潜力。金刚石纳米粒子也可以通过植入 NV 中心来制备，从而实现能够进入活体生物系统的独特纳米传感器。因此，该技术可能提供前所未有的途径和洞察力，了解生理条件下单个生物分子的结构和功能，并能够以原子分辨率观察量子级的生物过程。本综述对金刚石量子传感器的理论以及从制备到传感技术的最新发展进行了批判性讨论。
金刚石材料中NV中心的表征及其...
近年来，金刚石中的氮空位 (NV) 中心已经成为一个类似原子的系统，在精密测量、量子信息处理和量子基础研究方面有许多应用。在本文中，我们重点研究了 NV 中心作为光激发和局部温度传感的函数的特性。为了证明 NV 中心对基础科学研究和技术应用的巨大潜力，对 NV − 缺陷中心，特别是在各种光激发下的了解仍然不足。在本文中，我们探讨了影响 NV − 中心 ODMR 信号的几个因素，例如微波辐射源的功率、磁场强度、光激发强度和光学系统的检测效率。用于这些实验的光谱方法称为光学检测磁共振 (ODMR)。实验旨在测量不同类型样品在不同光激发强度下NV − 中心的对比度特性，并通过能级模拟模型估计能级间的布居分布，从而得到实验结果。这些观察结果和模型为理解不同光激发下NV 中心成像的对比度分析提供了良好的理解，也为改进NV − 检测奠定了基础。之后，利用实验所得知识，采用第 3 1 章中提出的无背景成像技术，该方法被用于绘制神经元细胞培养中接种的纳米金刚石的图像。为了了解不同光激发强度下NV − 中心对比度的一般特征，对多个单晶样品进行了实验，并在第 4 章中报告了实验结果。第 5 章研究了NV − 中心的温度检测特性。介绍了一种称为跳频法的新方法来检测所需表面的局部温度变化。该方法首先在单晶金刚石样品上进行测试，然后在纳米金刚石上进行测试。最后，该技术被应用于测量局部温度变化的实际问题
采用 TiO2 模板原子层沉积技术在金刚石膜上制备高 Q 纳米光子谐振器
电子束光刻：根据应用，将电子束光刻胶 (950K PMMA A4，MicroChem) 旋涂至 270 nm-330 nm 的厚度。接下来，在顶部热蒸发 20 nm Au 的导电层，以避免光刻过程中电荷积聚。为了进一步减轻充电效应，我们使用了相对较低的束电流 (0.3 nA)、多通道曝光 (GenISys BEAMER) 和减少电子束在一个区域持续停留时间的写入顺序。光刻胶的总曝光剂量为 1200 uC/cm2，电压为 100 kV (Raith EBPG5000 plus)。曝光后，我们用 TFA 金蚀刻剂 (Transene) 去除导电层，并在 7 C 的冷板上将光刻胶置于 1:3 MIBK:IPA 溶液中显影 90 秒，然后用 IPA 封堵 60 秒，再用 DI 水冲洗。原子层沉积：在进行 ALD 之前，我们在 ICP RIE 工具 (PlasmaTherm Apex) 中使用 10 sccm O2 和 50 W ICP 功率进行三秒等离子曝光，以去除残留聚合物。使用此配方，PMMA 蚀刻速率约为 2.5 nm/s。对于 TiO 2 沉积，我们使用商用热 ALD 室 (Veeco/Cambridge Savannah ALD)。使用四（二甲酰胺）钛 (TDMAT) 和水在 90 C 下沉积非晶态 TiO 2，交替脉冲分别为 0.08 秒和 0.10 秒。沉积期间连续流动 100 sccm N 2，前体脉冲之间的等待时间为 8 秒。沉积速率通常为 0.6 A/循环。 ICP 蚀刻程序：我们通过氯基 ICP RIE 蚀刻（PlasmaTherm Apex）去除过填充的 TiO 2，基板偏压为 150 W，ICP 功率为 400 W，Cl 2 为 12 sccm，BCl 为 8 sccm。蚀刻速率通常为 1.5-1.7 nm/s。SEM 成像：在 5 nm Cr 导电层热沉积后，使用 Carl Zeiss Merlin FE-SEM 对纳米光子结构进行成像。FDTD 模拟：使用 Lumerical 有限差分时域软件模拟环形谐振器、光子晶体腔和光栅耦合器。透射光谱：我们使用自制的共焦显微镜装置，该装置具有独立的收集和激发通道，以进行透射光谱。脉冲超连续源 (430-2400 nm，SC-OEM YSL Photonics) 和光谱仪 (1200 g/mm，Princeton Instruments) 用于宽带测量。为了对单个腔体谐振进行高分辨率扫描，我们使用 50 kHz 线宽、可调 CW 激光器 (MSquared) 进行激发，并使用雪崩光电二极管 (Excelitas) 进行检测。金刚石膜：通过离子轰击 34 生成 500 nm 厚的金刚石膜，并在阿贡国家实验室通过化学气相沉积进行覆盖。在对离子损伤层进行电化学蚀刻后，去除悬浮膜并用 PDMS 印章翻转。然后使用 ~500 nm 的 HSQ 抗蚀剂将它们粘附到 Si 载体上，并在氩气中以 420 C 的温度退火 8 小时。最后，使用 ICP 蚀刻法将膜蚀刻至所需厚度，蚀刻气体为 25 sccm Ar、40 sccm Cl2、400 W ICP 功率和 250 W 偏压功率。蚀刻速率通常为 1.2-1.4nm/s。
金刚石中相干锡空位自旋的变换限制光子
将相干光学跃迁与长寿命自旋量子比特耦合的固态量子发射器对于量子网络至关重要。我们在此报告了金刚石纳米结构中单个锡空位 (SnV) 中心的自旋和光学特性。通过低温磁光和自旋光谱，我们验证了 SnV 的反演对称电子结构，识别了自旋守恒和自旋翻转跃迁，表征了跃迁线宽，测量了电子自旋寿命，并评估了自旋失相时间。我们发现，即使在纳米制造结构中，光学跃迁也与辐射寿命极限一致。自旋寿命受声子限制，指数温度缩放导致 T 1 > 10 毫秒，相干时间 T 2 在冷却至 2.9 K 时达到核自旋浴极限。这些自旋特性超过了其他反演对称色心的自旋特性，而这些色心的类似值需要毫开尔文温度。 SnV 结合了相干光学跃迁和长自旋相干性，无需稀释制冷，是可行且可扩展的量子网络应用的有希望的候选者。
金刚石中光子到核子的量子隐形传态
由于这些引脚作为量子比特[1]使用，因此仅利用光子吸收这一自然现象便可实现光子-电子纠缠测量（③）[2]。 3. 结果与讨论 我们将六个碱基对应的偏振光转移到庞加莱球上并进行断层扫描，得到了所有偏振保真度超过 80% 的结果（图 2）。这种保真度远远超过了经典极限（66%），并证明我们的转移是具有量子特性的量子态转移。传输保真度恶化的原因被认为是氮核自旋的初始化速度不完善。通过改善这一点，有望提高传输保真度。 4. 结论与展望我们成功地实现了光子的偏振态到氮核自旋的量子转移。未来，我们的目标不仅在于提高转录保真度，还在于将量子态转录到钻石中也存在的碳同位素的核自旋中。 5.参考文献 [1] Y. Sekiguchi, H.Kosaka 等，Nature Commun. 7, 11668 (2016)。 [2] H. Kosaka 和 N. Niikura，Phys. Rev. Lett.
金刚石切片刀片使用说明
修整：为了获得最佳性能，应在最初和定期对切片刀片进行修整。使用合适的修整棒，可以去除切片刀片上先前的切割屑和金属污迹。经过适当调理的刀片切割速度更快，使用寿命更长。建议以机械方式使用修整棒，以避免刀片扭曲和碎裂。修整速度应在相对较低的负载（<100 克）和低速（<100 rpm）下降低。夹紧：适当夹紧样品，使样品在切割过程中不会移动。对于脆性样品，使用 Porometric 安装垫夹紧样品以吸收操作产生的振动。在切割结束时减少脆性样品的负载（减少切割结束时的断裂）。切割：在刀片达到所需速度后开始切割，然后缓慢施加负载。调整样品方向，使切割通过最小的横截面。法兰：使用最大的合适刀片法兰，以防止刀片变形。润滑剂：DIACUT 建议使用水基切削液，但也可采用酒精基切削液
用于粒子检测和跟踪的 CVD 金刚石传感器
摘要 本文介绍了对 CVD 钻石进行的研究，以确定带电粒子的痕迹（CVD 是化学气相沉积的缩写）。辐射硬度是探测器的先决条件，探测器应在 CERN 大型强子对撞机的 ATLAS 和 CMS 实验的相互作用区域附近工作。基于金刚石的探测器可能是该领域像素探测器和条形探测器的抗辐射选择。这项工作包含四个主要成果。首先，将某厂商钻石样品的探测器质量从30μm电荷采集距离提高到200μm。其次，首次运行基于金刚石的微带探测器：金刚石带探测器在信号分布峰值处实现了 50:1 的信噪比，最可能的电荷信号为 5000 e 。轨迹预测的误差在 12 μm 和 16 μm 之间，对于低于 1000 e 的信号阈值，探测器效率通常接近 100%。第三个结果是 CVD 钻石的不均匀性扩大了信号分布。这并不奇怪，因为 CVD 钻石是多晶的。第四个要点是 CVD 钻石的辐照，这是首次使用质子、中子和介子进行辐照，其剂量部分高于大型强子对撞机的预期剂量。这里检查的钻石样品具有抗辐射性，具体取决于颗粒类型和剂量。我作为 CERN ATLAS/SCT 小组的成员在探测器研究项目 RD42 中开展了这项工作。
氮化铝和金刚石的负电子亲和表面
宽带隙半导体有可能表现出负电子亲和势 (NEA)。这些材料可能是冷阴极电子发射器的关键元素，可用于平板显示器、高频放大器和真空微电子等应用。结果表明，表面条件对于获得负电子亲和势至关重要。在本文中，角度分辨紫外光发射光谱 (ARUPS) 用于探索金刚石和 AlGaN 表面的影响。紫外光发射在表征电子发射方面的价值在于该技术强调了发射过程的影响。为了充分表征电子发射特性，还需要采用其他测量方法，例如场发射的距离依赖性和二次电子发射。最近，这些测量方法已用于比较 CVD 金刚石膜的特性。[l] 半导体的电子亲和势定义为将电子从导带最小值移到距离半导体宏观较远的距离（即远离镜像电荷效应）所需的能量。在表面，该能量可以示意性地显示为真空能级与导带最小值之间的差异。电子亲和力通常不依赖于半导体的费米能级。因此，虽然掺杂可以改变半导体中的费米能级，并且功函数会相应改变，但电子亲和力不受以下因素的影响