金剛石氮孔中心

金剛石氮空位中心是一個復雜的缺陷，在該缺陷中，最初應存在碳的金剛石晶體中氮（N）被取代，并且在相鄰位置存在空位（V）。當捕獲并帶負電荷時，NV中心展現出一種稱為自旋的磁性。盡管許多類型的量子位需要冷卻，但NV中心即使在室溫下也可以保持量子態。

在摻有氮的金剛石中，氮的孤電子對在未與碳原子鍵合的其余一個方向上分布，因此碳不能在該方向上進入相鄰部分，而氮（N ）而成對的空位（V）形成稱為NV中心的缺陷。該NV中心俘獲電子并容易帶負電，在這種狀態下，“從空位附近的三個碳提供三個電子”和“氮提供的電子對”被“俘獲” NV的中心有六個“電子”?。這6個電子以[↑↓] [↑↓] [↑] [↑]進入NV中心的軌道（最后兩個軌道具有幾乎相同的能量并被退化）。 2分鐘自旋存活（電子2分鐘自旋被定向在相同的方向）。

通常，量子態非常脆弱，但是在金剛石的情況下，鍵強而硬，因此帶隙較寬，即使施加幾百攝氏度或更高的高能量，該電子也不會發射。對于穩定性和破壞自旋的量子信息有用的金剛石包括“彈性模量”，該彈性模量是指示晶體結構易于變形以及存在具有其他雜質和缺陷的自旋的指數。堅硬，并且由于雜質和缺陷是由稱為碳的單一元素構成的，因此合成技術的最新進展使其更容易消除雜質和缺陷的影響，并在室溫下長時間保持自旋的量子信息。它有助于長時間維持量子所獨有的“?疊加態?”?。目前，在室溫下只能操作，檢測和觀察鉆石中的NV中心。

導致鉆石的紅色/近紅外熒光的氮空位（NV）缺陷和具有明亮綠色光致發光的氮空位氮（NVN?）顏色中心（或H3中心）是光學的。研究進展為活性缺陷。

帶負電的NV中心也有望成為量子傳感器的重要系統。的NV中心的自旋態檢測光學核磁共振（ODMR：光學檢測磁共振），例如磁共振是在方法檢測的，圍繞敏銳磁性環境，與NV中心金剛石，超級高靈敏度的磁傳感器可以用作，除了磁場節目電，溫度，應變靈敏度高的NV中心。

由于NV中心顯示出對磁場，電，溫度和應變的響應，因此它成為一種高靈敏度的量子傳感器，可利用每種特性在室溫下運行。還考慮了作為單光子光源或量子計算元件的應用。

像NV中心磁顯微鏡一樣，有將納米金剛石放入被測物體內部的方法和從被測物體外部進行測量的方法。這里，將描述使用納米金剛石的方法。具有NV中心的鉆石適用于生物成像應用，因為它們以490-560 nm的光激發波長發射紅/近紅外光（637-800 nm），并且不與大多數細胞自發熒光波長重疊^。NV中心的譜是帶負電荷的缺陷（NV-）在638納米的零聲子線（ZPL：零聲子線）示出了示出了在ZPL中性條件下575納米。含有NV中心納米金剛石發光強度由NV中心的數目在一個顆粒，確定全內反射熒光顯微鏡：在使用（TIRF全內反射熒光顯微鏡）測量100nm的在相同條件下進行比較并排納米金剛石的PL亮度比Atto 532染料高出一個數量級，并且當被藍光激發時，H3中心在約530 nm處發出最 大的綠色熒光。在高能量條件下連續激發時，NV和NV-N中心不會褪色或閃爍。

• 量子操作
• 量子記憶
• 磁場測量
• 溫度測量
• 電場測量
• 應變測量
• 核磁共振測量