氮空位中心是金刚石晶体结构中的一种缺陷，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位的。金刚石中的这种和其他荧光缺陷，称为色心，由于其量子特性，例如室温下的单光子发射和长相干时间，引起了研究人员的注意。它们的许多应用包括量子信息编码和处理，以及生物学研究中的细胞标记。
金刚石的微加工在技术上是困难的，具有色心的纳米金刚石已被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进行的一项研究已经建立了一种方法，正如发布在《纳米材料》杂志上的一篇文章中所描述的那样。
“我们展示了一种使用双光子聚合[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板上。
Mendonça和他的团队广泛使用2PP来制造三维微观结构。简单地说，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凝固以产生目标微观结构的光敏聚合物树脂上。
在这项研究中，将去离子水中的纳米金刚石溶液添加到构成光刻胶的单体混合物中，在完成所有必要的物理化学程序后，通过将样品提交到由专用软件控制的强大钛蓝宝石激光器的脉冲来进行微纳加工，以定义光束的精确坐标。
“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了较高浓度下的散射损失。我们的研究结果表明，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。
该研究是第一作者Filipe Assis Couto的博士研究的一部分，Mendonça担任论文导师。
