小小的钻石可以使纳米技术的巨大进步

纳米材料具有改善许多下一代技术的潜力。他们承诺要加快计算机芯片，增加医疗影像设备的分辨率，使电子产品更节能。但纳米材料灌输正确的属性可以是耗时且成本高昂。新的、 快速的、 廉价的方法，构建基于金刚石混合纳米材料在批量可以启动研究到应用程序中的字段。

马里兰大学的研究人员开发的方法来建立基于金刚石复合纳米粒子在大量从地面，从而绕过许多与当前方法的问题。在 6 月 8 日一期的自然通讯 》 杂志上介绍了技术。

此电子显微镜图像显示两个复合纳米粒子，每个组成的纳米金刚石 （大约 50 纳米宽） 所述增强金刚石的光学性质的小银纳米粒子。图片来源 ︰ 民欧阳过程始于微小的包含特定类型的杂质的纳米钻石 ︰ 单一氮原子一个碳原子应该是，与它产生的第二个失踪的碳原子旁边的空白空间。这”氮缺位”杂质给每个钻石独特的光学和电磁性能。港泉SMT

通过将其他材料附加到金刚石磨粒，如金属微粒或半导体材料称为”量子点”，研究人员可以创建各种可自定义的复合纳米粒子，包括半导体纳米材料和磁体的精确定制属性。

“如果你对这些银或金纳米颗粒的钻石之一，金属可以增强了纳米金刚石的光学性质。如果你对半导体量子点耦合纳米金刚石，混合粒子可以更有效地传递能量”说民欧阳，UMD 及研究的资深作者在物理系副教授。

证据还表明，单施氮空缺展品量子物理属性，可以表现为一个量子位或量子比特，在室温，根据欧阳。量子比特的功能单位却难以捉摸的量子计算技术，也许有一天彻底改变人类的存储和处理信息。迄今所研究的几乎所有量子比特需要超冷温度正常。

在室温下工作的量子比特将代表向前迈进一大步，促进量子电路融入工业、 商业和居民消费水平的电子产品。新的钻石混合纳米材料自然通讯所述举行重大承诺为加强氮空缺时用作量子比特的表现，欧阳指出。

虽然此类应用程序持有的未来，欧阳的承诺，同事们的主要突破点便是他们构建复合纳米粒子的方法。虽然其他研究者已经配对纳米与互补的纳米粒子，这种努力依靠相对不精确的方法，如手动安装的钻石和微粒彼此相邻到一个个更大的表面上。研究人员说，这些方法成本高、 耗时，介绍一系列的并发症。

“我们的关键创新，我们现在可以可靠、 高效地生产大量，这些独立式混合粒子解释:”欧阳，也曾约会 UMD 中心先睹为快、 先进材料和马里兰州的美国，与代销商 UMD 的材料科学与工程系教授。

此电子显微镜图像显示混合纳米颗粒组成的纳米金刚石 （大约 50 纳米宽） 覆盖在较小的银纳米粒子增强金刚石的光学性能。图片来源 ︰ Min OuyangThe 方法由欧阳和他的同事们，UMD 物理研究开发准见笑龚和物理研究生纳撒尼尔 Steinsultz 也使粒子的属性，如非金刚石微粒的组成和总数量的精确控制。复合纳米粒子能加快设计房间温度量子比特的量子计算机，光明染料生物医学成像和高度敏感的磁场和温度传感器，举几个例子。

“杂化材料往往具有独特的性能产生的混合的不同组件之间的交互。马修 · 多蒂，副教授的材料科学与工程特拉华大学并没有参与这项研究的人说 ︰ 这是尤其如此，在纳米材料中可能发生过强的量子交互作用的情况下，”。”UMD 团队新方法创建一个独特的机会为量身定做的杂化材料的批量生产。我希望，这一进展将使大量的遥感和诊断技术的新途径。

特殊性能的纳米金刚石测定其氮空缺，导致金刚石的晶体结构中的缺陷。纯钻石包括有序碳原子的晶格，并且是完全透明的。然而，纯钻石是相当罕见的天然金刚石矿床;大多数有缺陷造成的非碳杂质氮、 硼和磷等。这种缺陷创建看到宝石钻石的微妙和可取的颜色变化。

研究中使用的纳米钻石被创造人工，并且有至少一个氮空缺。这种污秽的结果否则为有序碳格子中改变的债券结构。蚀变的债券是源的光学、 电磁和量子物理性能，使钻石有用时与其他纳米材料配对。

虽然目前的研究描述了钻石用氮替换，欧阳也指出，这项技术可以扩展到其他金刚石杂质，以及每一种可以打开新的可能性。

“我们的技术的主要优势是大致有用，可应用于各种钻石类型和搭配其他纳米材料，各种”欧阳解释说。”它可以也扩大相当容易。我们有兴趣学习基本的物理进一步，但也朝着特定的应用程序。房间温度量子纠缠的潜力是特别令人兴奋和重要。