元素百科介绍日本研究人员开发新的金刚石合成策略。日本研究人员优化了实验室生长的合成金刚石设计。这使得该技术进一步应用于加强大脑磁成像和其他生物传感。这种三明治分层金刚石结构在最新一期的美国物理联合会中的优势（AIP）出版集团所属的《应用物理快报》可以描述。
大块金刚石用于创造工业用途的化学工艺。人造金刚石可以在各种表面生长，以增加硬度，减少工具磨损，或使用金刚石的高导热性作为散热器的电子设备。科学家可以通过改变化学成分来控制人造金刚石的性质。这种化学操作被称为掺杂。事实证明，这些“掺杂”金刚石正在成为从量子信息到生物传感的廉价替代品。否则，开发这些技术将极其昂贵。
有氮-空位（NV）中心的金刚石可以检测磁场变化，因此它已成为医学检测和疾病诊断的强大工具。例如，脑磁图（MEG）它是一种神经图像技术，用于描述大脑活动，跟踪癫痫组织等病理异常。
“MEG已经实现了商业应用，并在一些医院使用，但它的价格非常昂贵，所以没有多少MEG被使用。”上述论文的作者之一 Mizuochi说。Mizuochi解释说，使用NV中心的金刚石可以降低MEG诊断仪器的成本。
然而，这些生物传感技术需要诱导NV中心电荷转换的光激化。引入电荷转换一直是金刚石利用面临的挑战，因为无带电的NV中心无法准确检测磁场。“只有负电荷才能用于这种传感应用，所以实现NV中心的稳定性对整个操作非常重要。”迈克森说。
研究人员此前将磷混合到一个简单的金刚石结构中，以保持NV中心的稳定性。混合磷将90%以上的NV中心推入负电荷状态，使磁场检测成为可能。然而，磷会将噪声引入读取结果，从而导致阳性结果失效。
在最新的研究中，Mizuochi团队调整了金刚石设计策略，以保持负NV中心的稳定性，但去除了磷引起的噪音。它们使用了一种多层结构，如三明治，其中含磷的金刚石就像面包，用10微米厚的NV中心填料包围。这使得70%~80%的NV中心稳定在负电荷状态，降低了系统中以前看到的噪音。
