金刚石氮孔中心

金刚石氮空位中心是一个复杂的缺陷，在该缺陷中，最初应存在碳的金刚石晶体中氮（N）被取代，并且在相邻位置存在空位（V）。当捕获并带负电荷时，NV中心展现出一种称为自旋的磁性。尽管许多类型的量子位需要冷却，但NV中心即使在室温下也可以保持量子态。

在掺有氮的金刚石中，氮的孤电子对在未与碳原子键合的其余一个方向上分布，因此碳不能在该方向上进入相邻部分，而氮（N ）而成对的空位（V）形成称为NV中心的缺陷。该NV中心俘获电子并容易带负电，在这种状态下，“从空位附近的三个碳提供三个电子”和“氮提供的电子对”被“俘获” NV的中心有六个“电子” 。这6个电子以[↑↓] [↑↓] [↑] [↑]进入NV中心的轨道（最后两个轨道具有几乎相同的能量并被退化）。 2分钟自旋存活（电子2分钟自旋被定向在相同的方向）。

通常，量子态非常脆弱，但是在金刚石的情况下，键强而硬，因此带隙较宽，即使施加几百摄氏度或更高的高能量，该电子也不会发射。对于稳定性和破坏自旋的量子信息有用的金刚石包括“弹性模量”，该弹性模量是指示晶体结构易于变形以及存在具有其他杂质和缺陷的自旋的指数。坚硬，并且由于杂质和缺陷是由称为碳的单一元素构成的，因此合成技术的最新进展使其更容易消除杂质和缺陷的影响，并在室温下长时间保持自旋的量子信息。它有助于长时间维持量子所独有的“ 叠加态 ” 。目前，在室温下只能操作，检测和观察钻石中的NV中心。

导致钻石的红色/近红外荧光的氮空位（NV）缺陷和具有明亮绿色光致发光的氮空位氮（NVN ）颜色中心（或H3中心）是光学的。研究进展为活性缺陷。

带负电的NV中心也有望成为量子传感器的重要系统。的NV中心的自旋态检测光学核磁共振（ODMR：光学检测磁共振），例如磁共振是在方法检测的，围绕敏锐磁性环境，与NV中心金刚石，超级高灵敏度的磁传感器可以用作，除了磁场节目电，温度，应变灵敏度高的NV中心。

由于NV中心显示出对磁场，电，温度和应变的响应，因此它成为一种高灵敏度的量子传感器，可利用每种特性在室温下运行。还考虑了作为单光子光源或量子计算元件的应用。

像NV中心磁显微镜一样，有将纳米金刚石放入被测物体内部的方法和从被测物体外部进行测量的方法。这里，将描述使用纳米金刚石的方法。具有NV中心的钻石适用于生物成像应用，因为它们以490-560 nm的光激发波长发射红/近红外光（637-800 nm），并且不与大多数细胞自发荧光波长重叠^。NV中心的谱是带负电荷的缺陷（NV-）在638纳米的零声子线（ZPL：零声子线）示出了示出了在ZPL中性条件下575纳米。含有NV中心纳米金刚石发光强度由NV中心的数目在一个颗粒，确定全内反射荧光显微镜：在使用（TIRF全内反射荧光显微镜）测量100nm的在相同条件下进行比较并排纳米金刚石的PL亮度比Atto 532染料高出一个数量级，并且当被蓝光激发时，H3中心在约530 nm处发出最 大的绿色荧光。在高能量条件下连续激发时，NV和NV-N中心不会褪色或闪烁。

• 量子操作
• 量子记忆
• 磁场测量
• 温度测量
• 电场测量
• 应变测量
• 核磁共振测量