從奈米石墨烯自下而上合成分子奈米鑽石

含有色心的奈米鑽石是量子技術的重要基石，推動量子計算、奈米尺度核磁共振光譜、單自旋磁力計、寬域量子成像及單光子源等領域的發展。然而，控制性自下而上的超小且結構均一奈米鑽石合成一直是重大挑戰，現有方法產物尺寸、形態、雜質含量及缺陷品質均不一致。

本研究展示了明確定義的氫終止分子奈米石墨烯作為化學限制的前驅物，在高壓高溫條件下合成出尺寸約3至4奈米、單分散且高度結晶的分子奈米鑽石（m-NDs），表面僅有單一sp²重構，且產量達毫克級。同時，該自下而上平台還能在合成過程中採用雙組分策略摻雜矽與鍺基色心，產生SiV⁻與GeV⁻發射體，無需離子植入、輻射或後處理。

由於奈米石墨烯前驅物同時定義了受限碳骨架與氫含量，此方法在低奈米尺度範圍內對奈米鑽石尺寸與組成提供了內在且前驅物層級的控制，對生物與量子感測尤為重要。分子奈米石墨烯作為超大多環芳香烴，建立了一條可擴展且模組化的高品質分子及螢光奈米鑽石合成路徑，並為量子材料與奈米裝置的設計提供通用原則。