从石墨烯纳米片“搭建”出钻石分子

本文介绍了一种突破性的自下而上合成技术：利用结构明确、表面全氢化的分子纳米石墨烯作为前驱体，在高温高压条件下，精准制备出尺寸仅为3–4纳米、单分散、高结晶度的分子纳米金刚石（m-NDs）。这类金刚石仅具有一种sp²表面重构，且单批产量可达毫克级。更重要的是，该方法通过在同一合成平台上引入硅或锗元素，可在金刚石形成过程中原位生成SiV⁻和GeV⁻色心发光体，完全避免了传统依赖离子注入、电子辐照或退火等繁琐且损伤晶格的后处理步骤。由于分子石墨烯前驱体本身决定了碳骨架的尺寸和氢含量，因此该策略实现了对纳米金刚石尺寸与成分在分子层面的内在调控——尤其适用于对尺寸极度敏感的生物应用和量子传感领域（如单分子NMR、纳米磁力计等）。分子纳米石墨烯是一类超大稠环芳烃，其结构可设计、可规模化合成，因而为高质量、可编程的荧光纳米金刚石提供了通用、模块化、可放大的新路径，也为未来定制化量子功能材料与纳米器件的设计提供了普适性原理。