维度网讯，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）正在与墨尔本大学（University of Melbourne）及日本国立量子科学技术研究开发机构（QST）合作，将廉价的工业级钻石颗粒转化为适用于量子传感技术的精密纳米金刚石。

该项目旨在建立一条可规模化且成本更低的量子级金刚石材料制造途径。该材料可在澳大利亚国内生产，以降低对国际供应链的依赖，并支持该国更广泛的量子技术发展计划。

经过特殊工程处理的钻石可作为高灵敏度量子传感器，用于检测附近分子产生的微弱磁信号。这种能力可应用于化学分析、环境监测、医学诊断、国防系统以及未来的量子计算技术。

传感功能依赖于钻石晶体结构中的原子级缺陷——氮空位（NV）中心。这些缺陷使钻石能够响应磁场、电场、温度及其他环境条件的变化，从而作为纳米级传感器工作。

研究人员正专注于开发在纳米金刚石表面附近创建稳定且有效的NV中心的方法。该位置对实现最优传感效果至关重要。工艺过程包括在金刚石晶格中创建空位，并将其与氮原子结合以形成传感中心。

该技术有望通过改善复杂混合物中化学品的检测与识别，推动更清洁、更安全的化学制造。未来潜在应用还包括检测疾病生物标志物及痕量环境污染物。

许多现有基于金刚石的量子系统依赖于稀缺且昂贵的单晶金刚石材料。通过开发一条可规模化、带有传感就绪NV中心的纳米金刚石路线，研究人员旨在降低生产成本并扩大量子传感技术的应用范围。

与QST的合作使研究团队能够使用澳大利亚目前不具备的专用量子束和辐照设施。该合作旨在培养本地专业知识，并最终建立国内生产量子级金刚石材料的能力，减少对大型海外设施的依赖。

该项目获得澳大利亚政府全球科学与技术外交基金（Global Science and Technology Diplomacy Fund）资助，是澳大利亚-日本更广泛科学合作的一部分。

在项目下一阶段，研究人员将专注于提高纳米金刚石的一致性和性能，包括优化NV中心的定位以及改进表面处理以增强传感稳定性。这些材料还将在实际传感应用中进行进一步测试和验证。

长期目标是建立量子级金刚石材料的端到端澳大利亚制造能力，支持本土产业参与新兴的全球量子技术供应链。

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