Thomas Volz博士，摄于金刚石纳米科学实验室 来源：公共科学

麦克里大学的研究人员可以实现单个微小金刚石在室温下发光，这种现象被称为超辐射。

这个成果非常重要，因为纳米金刚石存在很大发展潜力，它可能会用在各种设备上，例如导航的微小罗盘、生物医学成像、提高太阳能电池性能等。

迄今为止，影响其广泛应用的原因是，以往只有在非常低的温度或非常大的样品中才能看到超辐射，而这是首次出现在金刚石中。

麦克里大学金刚石纳米科学实验室的研究报告发表在《Nature Communications》上。

主要研究人员Thomas Volz博士表示，该团队现在热衷于制造亮度更高的纳米金刚石，它可用于生物医疗领域，例如在实验室中跟踪药物传送路径。 他说，“可以将药物附着在纳米金刚石上，然后使用纳米金刚石发出的集中光脉冲来跟踪药物在样品中的位置。” 纳米金刚石发出的亮度更高的光很容易被探测器接收，同时小金刚石的毒性远低于我们今天使用的一些其他药物标记物。

在导航领域上，纳米金刚石也有潜在的用途。 它们像微小且非常敏感的罗盘针一样，根据它们与地球磁场的排列方式，会发出或多或少的光。 当纳米金刚石发出更亮的光脉冲时，这种效应被放大。

这种现象可以用于开发磁传感器，例如，它可以通过与地球磁场的相关性进行映射，计算出飞行器的位置，而不是通过卫星进行计算。

未来它们可以用来提高太阳能电池性能。它通过反转的超辐射效应使纳米金刚石吸收光的速度和数量得到提高。

该团队已经展示了将纳米金刚石用作超小型扫描传感器的潜力，它可以观察生物体内细胞发生的过程。

在去年《Nature Physics》杂志上发表的论文中，他们表明超级纳米金刚石（尺寸仅为人类头发直径的千分之一），可以通过聚焦的激光或微型的光学镊子更好的捕获和移动，不需要使用非超辐射的光学镊子。

这种行为与导致纳米金刚石产生这些光脉冲的原因相同，都来源于晶格缺陷。在这种情况下，氮原子相邻的空位被重复的碳结构所占据。 彩色金刚石的色彩同样来源于类似的缺陷。 Thomas解释说，金刚石是一种材料，更是一个内部时刻发生变化的场所。

当金刚石晶格中的这些氮原子空位中心同时工作时，就像一个协调好的管弦乐队一样——你会期待获得更快、更亮的一束超辐射光。 负责监督工作原理的副教授Gavin Brennen说，“从基本观点来看，这种“合作”行为的存在是有趣的，并且将进行进一步的实验和理论研究。”

特别地，该团队想要研究如何创造最亮的纳米金刚石。

钻石纳米科学实验室是麦格理大学量子材料与应用集团的一部分，并由澳大利亚研究委员会工程量子系统卓越中心资助。

麦格理大学在金刚石材料研究方面拥有很强的传统，几个团体分别研究了金刚石激光、金刚石生长和纳米金刚石加工。还有一个非常活跃的研究小组，致力于金刚石和其他系统新技术的量子工程研究。

来源：https://phys.org/news/2017-10-tiny-diamonds-quantum-technologies.html

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