NV中心荧光共振能量转移研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11374280
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    89.0万
  • 负责人：
    王冠中
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    A2002.凝聚态物质力热光电性质
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

We experimental study the Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) between a single nitrogen-vacancy (NV) center in diamond and molecules and thin films, try to build a physical mechanism to understand the FRET of the NV center, and investigate the relationship of the coherent time of the single electron spin of the NV center and the FRET efficient. Our research including (1) the decreases of the fluorescence life time and intensity of a single NV center resulted by the FRET between NV center and the different types of molecules and thin films; (2) the FRET efficient between a single NV center and graphene films with different carrier concentration manipulated by applied electric potential; (3) the physical mechanism of FRET between NV center and molecules and thin films; (4) the influence of the coherent time of a single electron spin of a NV center by the FRET process. We try to find a possible method to manipulate the FRET efficient of a single NV center and to develop a new probe to investigate molecules and morphologies of films.
研究金刚石单个NV中心与其它物质之间的荧光共振能量传递过程，揭示共振能量传递的物理机制，探索共振能量传递对NV中心单电子自旋态的影响。研究内容包括：金刚石单个NV中心与不同类型分子之间、不同性质薄膜之间荧光共振能量传递所导致的荧光寿命减小和荧光强度降低；通过外加电场调控石墨烯载流子浓度研究NV中心与石墨烯之间荧光共振能量传递效率和石墨烯载流子浓度的关系；建立单个NV中心荧光共振能量传递物理机制；研究NV中心荧光共振能量传递对NV中心单电子自旋态相干性的影响。探索NV中心和其它物质之间共振能量传递效率的调控途径和基于NV中心荧光共振能量传递对其它物质的检测方法。

结项摘要

我们进行了金刚石中的NV中心制备，性能研究，以及NV中心与其它物质相互作用，并以此作为探测外自旋和外场的方法。.通过纳米尺度的等离子体刻蚀，我们让金刚石中NV中心逐步接近表面，相干时间与表面自旋和外自旋的关系中，我们分别测量在不同深度下的NV中心施加外自旋前后的自旋相干时间，用二者的相对比值来表征表面和外加自旋对NV中心自旋退相干的贡献。通过理论和实验结果的对比，得到了外加自旋前后NV中心自旋相干时间比值随深度变化的关系式，并得到外自旋对NV中心退相干贡献最大时的特征深度。在近似情况下，这一特征深度只与NV中心的近邻环境以及表面自旋密度有关。这一关系式描述了NV中心与外自旋的相互作用，有助于实现NV中心对外自旋进行更高精度的探测。我们用比较低的温度在空气中低速率氧化刻蚀金刚石表面，精确控制NV中心的深度，追踪单NV中心的数目与氧化刻蚀时间（深度）关系，同时研究NV中心相干时间从处于较深位置时的金刚石纯体态自旋环境到表面自旋影响的变化。我们的结果显示NV中心的自旋相干时间在最后22nm深度内迅速下降，这揭示了表面自旋影响的特征深度。我们通过测量了一批纳米金刚石中的单个NV中心自旋相干时间T1和T2，结果显示T1比T2对金刚石纳米颗粒表面自旋更为敏感，根据对72个含有单个NV中心的纳米金刚石中NV中心自旋相干时间T1的测量，估计了表面自旋浓度范围。.我们通过电子束曝光、氮分子离子和高温退火技术结合的方法，获得了具有比较长的自旋相干时间的NV中心阵列。金刚石中的NV中心自旋相干时间T2达到百微秒量级，T2*达数微秒。基于此阵列，我们提出了基于金刚石NV中心阵列的高灵敏度温度探测方法，获得了10.1mk/Hz1/2高灵敏度的温度测量。我们利用电子束曝光以及碳离子注入技术实现了碳化硅中单硅空位中心阵列高产率和位置可控的制备。碳化硅中的硅空位中心可以更好地集成于光子晶体系统，有利于其在量子信息网络中的应用。.通过该课题的研究，我们发表了13篇SCI论文和获得了3项授权发明专利。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Efficient generation of nanoscale arrays of nitrogen-vacancy centers with long coherence time in diamond
高效生成金刚石中具有长相干时间的氮空位中心纳米级阵列
  • DOI：
    10.1007/s00339-016-0445-5
  • 发表时间：
    2016-10
  • 期刊：
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Feng Fupan;Wang Junfeng;Zhang Wenlong;Zhang Jian;Lou Liren;Zhu Wei;Wang Guanzhong
  • 通讯作者：
    Wang Guanzhong
Pt/3D-graphene/FTO electrodes: Electrochemical preparation and their enhanced electrocatalytic activity
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  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2014.07.036
  • 发表时间：
    2014-09
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Yang Shaolin;Huang Yongwei;Zhu Wei;Deng Bingchen;Wang Hong;Zhang Zihan;Bao Pengfei;Wang Guanzhong
  • 通讯作者：
    Wang Guanzhong
Optical properties of indium doped ZnO planar superlattice nanoribbons
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  • DOI：
    10.1016/j.physe.2017.02.011
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Qianhui Yang;Liren Lou;Guanzhong Wang
  • 通讯作者：
    Guanzhong Wang
A statistical correlation investigation for the role of surface spins to the spin relaxation of nitrogen vacancy centers
表面自旋对氮空位中心自旋弛豫作用的统计相关研究
  • DOI：
    10.1063/1.4870938
  • 发表时间：
    2014-04
  • 期刊：
    AIP Advances
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Song Xuerui;Zhang Jian;Feng Fupan;Wang Junfeng;Zhang Wenlong;Lou Liren;Zhu Wei;Wang Guanzhong
  • 通讯作者：
    Wang Guanzhong
Depth-dependent decoherence caused by surface and external spins for NV centers in diamond
金刚石 NV 中心的表面和外部自旋引起的深度相关退相干
  • DOI：
    10.1103/physrevb.96.235443
  • 发表时间：
    2017-09
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Wenlong Zhang;Jian Zhang;Junfeng Wang;Fupan Feng;Shengran Lin;Liren Lou;Wei Zhu;Guanzhong Wang
  • 通讯作者：
    Guanzhong Wang

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    Grietjie VERHOEF (President;International Economic History Association);猿渡啓子;平本厚;夏井　春喜;猿渡啓子;王冠中;平本厚;平本厚;夏井　春喜;John Ngoy KALENGA;夏井　春喜;平本厚;高井哲彦 & John Ngoy KALENGA;貴志俊彦・川島真・孫安石編;夏井　春喜;Tetsuhiko TAKAI;経営史学会編;夏井　春喜;Tetsuhiko TAKAI;夏井　春喜
  • 通讯作者：
    夏井　春喜
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    2021
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  • 作者：
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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