用于活性自由基催化生成与量子传感的双层二氧化硅工程化荧光纳米金刚石
量子物理
2025-12-29 v1 化学物理
摘要
含有氮空位 (NV) 中心的荧光纳米金刚石 (FNDs) 因在量子传感应用中备受关注，尤其得益于近年来在弱磁信号探测领域取得的显著进展。本文利用双层二氧化硅修饰策略，报告了一个用于超短寿命活性自由基可控生成与实时监测的实用量子传感平台。内层致密二氧化硅层保留了 NV 中心的固有性质，而外层多孔二氧化硅层则促进了羟基自由基及其前驱反应物的高效吸附与稳定。通过在该介孔壳层中掺杂钆 (III) 催化剂，我们经由催化水分解实现了无需光照的羟基自由基持续生成，摆脱了对外部前驱体的依赖。本文详细讨论了这种高效自由基生成的潜在机制。通过 NV 中心的自旋依赖 T1 弛豫测量法，对自由基的生成进行了实时原位监测，展示了稳定且可调的自由基通量；通过调节催化剂条件，其浓度可在约 100 mM 至摩尔水平的连续范围内进行调节。本研究将纳米金刚石的技术应用从弛豫传感扩展至活性自由基的可控合成，从而为推动量子传感系统在智能制造中的发展提供了坚实的实验证据。
引用
@article{arxiv.2512.21934,
title = {Double-Layered Silica-Engineered Fluorescent Nanodiamonds for Catalytic Generation and Quantum Sensing of Active Radicals},
author = {Jia Su and Zenghao Kong and Fei Kong and Xing Liu and Linyu Zeng and Zhecheng Wang and Zijian Zeng and Jie Liu and Jihu Su and Junhua Yuan and Guosheng Shi and Fazhan Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21934},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 4 figures