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  • 中国科学技术协会
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  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
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  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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ZIF-8封装NV色心金刚石的调控与荧光研究
Research of regulation and fluorescence properties of ZIF-8 encapsulated NV center diamonds
投稿时间：2024-01-28  
DOI：10.3969/j.issn.1005-5630.202401280013
中文关键词:  荧光纳米金刚石  氮空位色心  金属有机框架  荧光金属有机框架复合材料  光探测磁共振技术  荧光寿命
英文关键词:fluorescent nanodiamonds  nitrogen vacancy center  metal-organic frameworks  fluorescent metal-organic frameworks composites  optically detected magnetic resonance technology  fluorescence lifetime
基金项目:国家重点研发计划（2016YFB0501600）
作者单位E-mail
曾子权 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241  
程梓和 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241  
郭阳阳 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241  
李波 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241 bli@ee.ecnu.edu.cn 
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中文摘要:
      含有氮空位（nitrogen vacancy，NV）色心的荧光纳米金刚石（fluorescent nanodiamonds，FNDs），由于其独特的性质，在量子传感、量子计算和荧光成像等领域具有广泛的应用前景。使用有序多孔的金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）将FNDs功能化，可以为FNDs的固定以及其他物质与FNDs表面的相互作用提供明确的位点，为量子应用创造一个可调控的环境。研究了一种FNDs与MOFs的复合材料。将FNDs封装在生物相容性的MOFs 咪唑酸沸石骨架–8（zeolite imidazolate framework-8，ZIF-8）中，成功保留了FNDs的荧光和量子传感性能，并观察到了FNDs被ZIF-8 选择性封装后，其荧光有效寿命发生了变化。此外，还研究了不同合成条件对FNDs@ZIF-8尺寸和形态的调控效果。通过深入探讨FNDs@MOFs复合材料的性能，揭示了FNDs在复合材料中的量子特性，为设计更灵活且高性能的荧光成像装置和量子传感器提供了新途径。
英文摘要:
      Fluorescent nanodiamonds (FNDs) containing nitrogen vacancy (NV) centers exhibit broad prospects in quantum sensing, quantum computing, and fluorescence imaging due to their unique properties. Functionalizing FNDs with ordered porous metal-organic frameworks (MOFs) provides a controlled environment for quantum applications. This approach facilitates the immobilization of FNDs and enhances their interactions with other substances on their surface. This study explores a composite material of FNDs and MOFs. By encapsulating FNDs within the biocompatible metal organic framework zeolite imidazolate framework-8 (ZIF-8), the fluorescence and quantum sensing performance of FNDs were effectively preserved, and selective encapsulation by ZIF-8 resulted in observable changes in the fluorescence lifetime of FNDs. Furthermore, the study investigates the modulation effects of different synthesis conditions on the size and morphology of FNDs@ZIF-8. Through an in-depth exploration of FNDs@MOFs composite materials, the research unveils the quantum characteristics of FNDs within the composite, offering new avenues for designing more flexible, high-performance fluorescence imaging devices and quantum sensors.
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