研究目的
通过研究电子辐照注量和表面终止的影响，以控制并理解纳米金刚石（NDs）中氮空位（NV）中心的荧光特性，从而应用于医疗和传感器领域。
研究成果
纳米钻石中NV色心的荧光特性可通过电子辐照注量与表面终止进行调控，从而实现对强度、寿命及电荷态比例的调节。这为标记和传感应用提供了标准化可能，并有望发展基于荧光寿命检测的生物检测技术。
研究不足
该研究仅限于具有特定氮含量和尺寸范围的纳米金刚石；结果可能无法推广至所有类型的纳米金刚石。荧光寿命成像显微镜（FLIM）方法提供宏观数据，但无法测定每个颗粒的绝对氮空位（NV）数量，需辅以显微方法进行补充。虽然控制了表面改性和辐照条件，但未充分考虑环境折射率变化等外部因素。
1：实验设计与方法选择：
研究采用受控电子束辐照纳米金刚石（ND）颗粒产生空位，随后进行退火和表面修饰。通过稳态和时间分辨光谱分析荧光特性，包括时间相关单光子计数（TCSPC）和荧光寿命成像显微镜（FLIM）。
2：样本选择与数据来源：
使用氮含量约100 ppm的氧化纳米金刚石（OND）样品，由王水清洗的MSY 0.0–0.05 NDs制备而成。样品压制成饼状用于辐照和分析。
3：0–05 NDs制备而成。样品压制成饼状用于辐照和分析。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括直线电子加速器（MB10-30MP，Mevex公司）、共聚焦显微镜（IX71，奥林巴斯）、光谱仪（iHR320，HORIBA JobinYvon）、配备513 nm二极管激光器的FLIM系统（Becker & Hickl）、原子力显微镜（MFP-3D，牛津仪器）、扫描电镜（ULTRA 55，卡尔蔡司）、X射线衍射仪（ULTIMA IV，理学）、衰减全反射红外光谱（ATR-IR）和X射线光电子能谱（XPS）。材料包括纳米金刚石、氩气、空气、氢气、氨气和聚乙烯醇。
4：实验流程与操作步骤：
ND颗粒经不同注量的10 MeV电子辐照，在氩气中800°C退火，并进行表面修饰（氧、氢、氮终端处理）。通过指定激光器和滤光片测量处理前后的荧光光谱和寿命。利用原子力显微镜和光子反聚束测量确定颗粒尺寸和NV色心数量。
5：数据分析方法：
采用双指数拟合分析荧光寿命，饱和模型分析强度与寿命依赖性，统计方法分析颗粒尺寸与荧光相关性。软件包括SPCimage用于FLIM数据分析。
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Becker & Hickl
Pulsed laser excitation for fluorescence lifetime measurements.
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atomic force microscope
MFP-3D
Oxford Instruments Asylum Research
Measuring particle size and height distribution of nanodiamonds.
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scanning electron microscope
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Carl Zeiss SMT
Imaging nanodiamond morphology and size.
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RIGAKU
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MB10-30MP
Mevex Corp.
Irradiating nanodiamond samples with 10 MeV electrons to generate vacancies.
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nanodiamonds
MSY 0.0–0.05
Microdiamant AG
Base material for experiments, containing nitrogen impurities.
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