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       北德克萨斯大学的研究人员开发了一种在不使用炸药的情况下种植超均匀纳米金刚石的方法。

       小到几纳米的微小宝石对于将药物输送到正确的地方，以生产量子计算机的传感器和处理器至关重要。因此，确保其恒定大小对于这些技术的成功至关重要。

       “令人惊讶的是，虽然从化学角度来看，钻石非常简单 - 它由单一元素碳组成 - 但在纳米尺度上制造这种材料非常困难，”该项目的首席研究员Hao Yan在一份媒体声明中说。

       当该元素的原子在高压和高温条件下获得刚性三维立方体结构时，碳变成金刚石。研究人员此前曾在实验室中通过在气密不锈钢容器中引爆炸药（如TNT）来制造纳米金刚石。

       爆炸将炸药的碳变成微小的钻石颗粒。然而，这种粗糙的方法难以控制，并且形成的晶体大小不均匀，这需要额外的步骤来对它们进行分类以用于不同的技术。

       为了开发一种更准确的纳米金刚石生产方法，Yan的团队研究了大自然使用的化学物质和过程。

       “我们意识到，在地幔中形成钻石的地方含有大量的铁和铁碳化合物，包括碳化物和碳酸盐，”这位科学家说。“当碳化铁与地壳和上地幔之间的氧化铁发生反应时，钻石就会生长。

       有了这些知识，Yan实验室的研究生Tengteng Lyu开发了一种模拟行星表面下岩石圈环境的化学过程。

       首先，Lü 创造了与钻石碳源大小相同的碳化铁纳米颗粒。微小的颗粒散布在整个氧化铁基质中，类似于碳化铁是饼干面团中的巧克力片。

       然后，Lü 将来自碳前体的“面团”放置在高压、高温环境中，类似于天然钻石形成的地方。化合物发生反应，形成非常均匀的纳米金刚石。这种新方法使得获得宽度达2nm的晶体成为可能，它们之间的差异小于一纳米。Yan说，这比任何人在没有合成后额外处理或纯化步骤的情况下都可以做的任何事情都要好一个数量级。

       根据Yan的说法，创造均匀，完美的纳米金刚石是一个巨大的成功，但是当这些材料存在缺陷时，例如钻石结构中的空白空间以及用氮，硅，镍或其他元素的原子替换相邻的碳原子时，这些材料可能更有用。

       因为非碳原子会稍微污染材料，所以它们被称为“色心”。只有一个颜色中心的纳米粒子是非常可取的，因为它们可以安全地将信息存储在量子计算机和电信设备中。

       为了轰击钻石并将这些元素结合到晶体的结构中，传统上使用高能原子束，如氮或硅。然而，这种方法无法控制向单个钻石添加多少个颜色中心，并且需要一个后处理步骤才能生产出具有单原子缺陷的晶体。此外，当钻石的直径减小到2-3纳米时，这是Yan的团队现在可以稳定获得的一系列尺寸，这种使用原子束的方法在能量上变得无利可图。

       但Yan认为，通过他们的新方法，他们将能够找到一种方法来替代碳前体“测试”中存在的数千个碳中的一个碳。根据他的估计，他们现在可以使用一个实验合成过程为几千台量子计算机生产足够的纳米金刚石，其单色中心。