氮空位 (NV) 中心是金刚石晶体结构中的缺陷，其中氮原子取代了金刚石晶格中的碳原子，而晶格中的相邻位点是空的。钻石中的这种荧光缺陷和其他荧光缺陷(称为色心)因其量子特性(例如室温下的单光子发射和长相干时间)而引起了研究人员的关注。它们的许多应用包括量子信息编码和处理以及生物研究中的细胞标记。

金刚石的微加工在技术上很困难，具有色心的纳米金刚石已嵌入定制设计的结构中，作为将这些量子发射器集成到光子器件中的一种方式。巴西圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所 (IFSC-USP) 进行的一项研究为此建立了一种方法，如《纳米材料》杂志上发表的一篇文章所述。

“我们展示了一种利用双光子聚合 [2PP] 将荧光纳米金刚石嵌入为此目的而设计的微结构中的方法，”IFSC-USP 教授、该文章的最后作者 Cleber Mendonça 告诉 Agência FAPESP。“我们研究了光刻胶中纳米金刚石的理想浓度，以实现具有至少一个荧光 NV 中心和良好结构和光学质量的结构。” 光刻胶是一种光敏材料，用于制造过程中将纳米级图案转移到基材上。

Mendonça 和他的团队广泛使用 2PP 来制造三维微结构。简而言之，2PP是一种直接激光写入技术，其中高强度激光束聚焦在尚未固化的光敏聚合物树脂上，以产生感兴趣的微观结构。

在该研究中，将去离子水中的纳米金刚石溶液添加到构成光致抗蚀剂的单体混合物中，完成所有必要的物理化学程序后，通过将样品置于强大的钛蓝宝石激光控制的脉冲下进行微加工。通过专用软件来定义梁的精确坐标。

“荧光和拉曼光谱测量用于确认纳米金刚石的存在和位置，而吸光度测量则评估较高浓度下的散射损失。我们的结果表明，通过 2PP 制造嵌入荧光纳米金刚石中的微结构用于光子学和量子技术应用的可行性， ”作者在文章中写道。

这项研究是博士学位的一部分。第一作者 Filipe Assis Couto 的研究，Mendonça 担任论文导师。

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