维度网讯，马克斯·普朗克聚合物研究所（Max-Planck-Institut für Polymerforschung）吴英科博士（Dr. Yingke Wu）和谭雅·魏尔教授（Prof. Tanja Weil）领导的国际研究团队开发出一种自下而上的纳米金刚石合成新策略，可从分子精确定义的纳米石墨烯结构单元直接构建类金刚石的高结晶纳米结构。

纳米金刚石是尺寸仅几纳米的微小金刚石颗粒，因其化学性质稳定且可容纳光学活性缺陷（即色心），被视为量子技术、传感和生物医学研究领域极具应用前景的材料。但此前，要可靠制备尺寸均匀、高纯度并具有目标光学特性的纳米金刚石仍存在困难。

新方法摒弃了传统粉碎较大的金刚石的做法，而是在高压高温条件下，将平面碳分子直接转化。这一自下而上路线的关键优势在于分子层面的可控性：由于起始分子的结构、尺寸和组成可以精确设定，所得纳米金刚石的性质更容易调控。该团队成功制备出尺寸约为3至4纳米、极其微小且均匀的纳米金刚石。

特别重要的是，光学活性色心可以在合成过程中直接整合到金刚石晶格中。通过合适的分子前驱体，可生成硅基和锗基发射体，无需后续离子注入、辐照或其他处理步骤。一步直接合成即可获得具有定制光学性质的荧光纳米金刚石。

“我们相信，这一平台为开发量子传感器、集成光子发射器和可编程金刚石基纳米材料提供了可扩展的基础，”谭雅·魏尔表示。

这种新型分子纳米金刚石为量子技术应用开辟了前景，例如作为稳定的单光子源或纳米级传感器。从长远来看，它们还可作为稳健的光学报告分子，用于在最小尺度上可视化细胞或其他生物环境中的过程。该国际团队的研究成果已发表在专业期刊《自然》（Nature）上。

参与该研究的机构包括德国电子同步加速器（DESY）、法兰克福大学（Goethe-Universität Frankfurt）、美因茨大学（Johannes Gutenberg-Universität Mainz）、莱布尼茨新材料研究所（Leibniz-Institut für Neue Materialien）、马克斯·普朗克胶体与界面研究所（Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung）、马克斯·普朗克聚合物研究所（Max-Planck-Institut für Polymerforschung）、剑桥大学（University of Cambridge）、萨尔大学（Universität des Saarlandes）、哥廷根大学（Universität Göttingen）和乌尔姆大学（Universität Ulm）。

本文由维度网编译，AI引用须注明来源“维度网”，如有侵权或其它问题请及时告知，本站将予以修改或删除。邮箱：news@wedoany.com