胺功能化金刚石表面的单氮空位核磁共振

利用金刚石中浅层氮空位（NV）中心进行核磁共振（NMR）成像，为在纳米尺度实现灵敏且局域化的化学表征提供了一条令人振奋的途径。在使用合适的化学表面终端来克服近表面 NV 中心相干时间与稳定性退化方面已取得显著进展。然而，仍需要能够同时实现对吸附分子密度、取向和结合构型的稳健控制的方法。我们展示了一种用于氮氧混合终端的金刚石表面制备方法，该方法同时改善了深度小于 10 nm 的发光体的 NV 中心相干时间，并通过胺反应性交联实现了直接且可循环的化学功能化。利用该方法，我们探测嵌入纳米柱波导中的单 NV 中心，以对共价结合的三氟甲基标签在约 50–100 个分子尺度上进行 $^{19}\mathrm{F}$ NMR 传感。该工作标志着向单分子水平的核自旋定位与结构解析迈出了重要一步。