面向超小纳米晶的光可寻址氮空位中心设计：基于第一性原理的计算分析
计算物理
2024-12-04 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
化学物理
量子物理
摘要
超小纳米晶（USNDs）是流行的荧光和量子传感应用平台。本文present了对 USNDs 中颜色中心的第一性原理电子结构计算，具体为氮空位（NV-），并研究其作为函数的光可寻址性。我们考虑了孤立纳米粒子和不同程度堆积的 USNDs 数组，并在分析中包含量子振动子效应，采用蒙特卡罗方法。我们发现，如果纳米粒子以氟化物、羟基和醚端基终止，可稳定 NV 负电荷态。尽管氟端基可用于荧光生物标记，但我们建议羟基和醚端基对量子传感应用更有利。我们也发现，当纳米粒子之间的间距大于纳米粒子直径时，USNDs 数组中的 NV- 可被稳定。有趣的是，阵列中单个粒子能级的声子重整导致了负电荷 NV 中心的电荷稳定性。
引用
@article{arxiv.2412.01976,
title = {Designing Optically Addressable Nitrogen-Vacancy Centers in Ultra-Small Nanodiamonds: Insights from First-Principles Calculations},
author = {Arpan Kundu and Francesco Martinelli and Giulia Galli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.01976},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 5 Figures