金刚石表面纳米尺度水分子的相变观测

水是自然界中最重要的物质之一,研究界面或受限体系的水分子动力学具有重要的科学意义.近些年新兴的基于氮-空位(NV)色心的纳米磁共振技术可以同时观测纳米尺度的核磁信号和温度.本文利用单个NV色心成功探测到金刚石表面纳米尺度水分子分别在固态和液态条件下的核磁信号,并通过改变温度成功观测到该纳米尺度水层的固-液相变.实验结果表明,基于NV色心的核磁共振技术可以有效地探测纳米尺度物质的结构和动力学行为,为纳米尺度受限体系相关科学的研究提供新的探测手段.     

固态单自旋量子控制研究进展

在量子物理领域的研究中,量子控制是必不可少的.精确高效的量子控制,是利用量子系统进行实验研究的前提,也是量子计算、量子传感等应用的基础.金刚石氮-空位色心作为固态自旋体系在室温下相干时间长,可用光学方法实现初始化和读出,通过微波射频场能实现普适的量子控制,是研究量子物理的优秀实验平台.本文从量子控制出发介绍金刚石氮-空位色心体系在量子物理领域取得的代表性成果,主要讨论了1)金刚石氮-空位色心的物理性质和量子控制原理, 2)氮-空位色心的退相干机制, 3)单自旋量子控制的相关应用及最近的研究进展.     

光合作用水裂解机理与EPR应用研究

在绿色植物放氧光合作用中,光系统II（PSII）催化着自然界利用光能将水裂解并释放出氧气的化学反应. 在研究PSII的生物催化机理中,电子顺磁共振（EPR）波谱学发挥着非常重要的作用. 该文综述了与水裂解有关的EPR应用研究,如锰簇Mn₄O₅Ca的不同氧化中间态,以及这些不同氧化态的锰簇与酪氨酸Y-Z自由基的磁性相互作用等,这些进展揭示了水裂解过程是一个逐步的与质子耦联的电子传递过程.     

Large-scale cluster state generation with nuclear spins in diamonds

The cluster state is an indispensable resource for one-way quantum computing (1WQC). We propose a practical scheme for constructing cluster states among nuclear spins in nitrogen-vacancy defect centres (NV centres) in different diamonds. The entanglement of nuclear spins within an NV centre is made by hyperfine coupling via electron spin, and the entanglement between remote NV centres is accomplished using the parity projection of emitted photons. We discus the possibility to build large-scale nuclear-spin cluster states with diamonds.     

利用EPR研究三氧化钼中氧还活性位点形成的温度依赖性

本文利用热处理还原法,利用三氧化钼诱导形成具有氧化还原活性的中间产物及其温度相关特性. 电子顺磁共振波谱(EPR)实验结果表明,热处理后在Mo^VI离子被还原成Mo^V离子并形成了超氧阴离子自由基O₂^-. 这两种活性中心的最佳热还原温度约300∽350 ^°C. 自350 ^°逐渐升温,两种EPR信号强度迅速下降,下降∽50%所对应的温度是400∽450 ^°C;当温度升至600 ^°C或更高时,EPR信号降至0. 结果表明,较高温处理或持续长时间处理都使热还原更容易发生,积累了越来越多的电子,在基底中形成类似于反铁磁耦合的电子离域. 随着离域程度增大,EPR信号强度开始下降并直至消失.