矿石鉴定显微镜-使用光学式仪器检测钻石内结构
信息分类：生命科学资讯 作者:YIYI发布
钻石具有许多优异性质。当钻石内包含特定缺陷结构时，可稳定的激
发产生萤光， 因此受到重视， 成为新一代的发光材料。奈米钻石
(nanodiamond)是近十年来新兴的材料。当钻石晶体的大小缩至数十奈米时，
其发光性质依然保持，且由于尺度缩小，可使其选择性地连结至特定生物
组织、细胞、或细胞内特定结构。奈米钻石具有绝佳的光稳定性及对生物
无毒性等优点，因此可以成为优秀的萤光标定材料，做为生物标定、药物
传递与癌症治疗时的奈米引导标定等用途。
H3缺陷结构(defect center)是天然钻石中最常见的一种发光结构，其结
构组成是由两个氮(nitrogen)原子与一个空缺(vacancy)位置所结合而成，具
有相当高的萤光效率。H3结构之萤光为500 – 600 nm范围之宽广绿光萤光，
且具有相当窄之零声子线(zero-phonon line)，位于503 nm处。本研究中，使
用平均粒径约为75 nm之天然奈米钻石，比较经过高能He+粒子轰击与未经
轰击之样品，藉由其萤光性质的差异，以了解高能粒子轰击对其发光性质之影响。
实验结果显示，经高能量粒子轰击后之样品，产生大量空缺结构，因
此萤光强度较高。但其中有超过50%以上的奈米钻石包含N-V0或N-V-等其
他含氮缺陷结构，而仅有约30%的奈米钻石颗粒，纯粹仅含H3缺陷结构。
相对应的，未经高能量粒子撞击的样品，所得的萤光发光强度较低，但近
ii
乎90%之奈米钻石纯粹仅含H3缺陷结构，因此其发光缺陷结构较为一致。
萤光生命期(fluorescence lifetime)测量提供这些结构之发光效率之比较。两
种不同制程的奈米钻石具有显着的萤光生命期差异：未经高能粒子轰击之
样品，萤光生命期为23.8±7.3 ns；而经高能粒子轰击处理过的钻石样品，萤
光生命期明显地缩短至 3-15 ns之间，这显示高能粒子轰击过程产生淬熄
(quench) H3萤光的结构，因而缩短了H3结构之萤光生命期。
关键字：奈米钻石、H3缺陷结构、萤光生命期
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