纳米尺度的分子限制在流体中可以导致增强的粘度，局部流体秩序，或集体运动。约束也影响离子传输和/或化学反应的速率和平衡浓度，所有这些都使它成为广泛关注的主题。然而，研究这些效应是出了名的困难，主要是由于缺乏具有所需灵敏度和空间或时间分辨率的实验方法。在这里，我们利用金刚石中的浅氮空位（NV）中心来探测被困在金刚石晶体和悬浮六方氮化硼（hBN）薄片之间约6纳米高的通道内的室温水分子的动力学。利用nv对密闭水中质子的核磁共振测量显示，水的自扩散率大大降低，比散装水中的自扩散率低几个数量级。我们假设缓慢动力学源于界面处光生载流子和捕获流体的积累，我们在分子动力学建模的帮助下支持了这一概念。我们的结果为描述界面水的理论提供了反馈，并为研究约束下的其他流体奠定了一条路线。
基于量子物理的传感、计算和通信是新兴领域，金刚石中的原子缺陷是一个模型系统，可以在室温可见光下探索这些领域的基本现象。未来几十年，国家安全和作战人员的优势可能取决于量子技术的发展。在块体和纳米级金刚石中使用近表面氮空位（NV）中心存在许多挑战，它们会减少电子自旋相干时间，并抑制NV中心的传感能力。本研究提出用独特的化学方法来修饰金刚石表面的电子结构，并使用基本的方法来研究NV中心的自旋动力学。该项目的两个目标包括：1)基础表面科学，强大的化学分析和NV光物理学；2)为新兴的量子工作队伍培养一个超多样化的学生群体。BET9九州体育会员登录州立大学（九州体育）的Wolcott实验室将利用他们在钻石表面化学方面的专业知识，同时通过与斯坦福大学同步辐射光源（SSRL）科学家的长期合作以及与纽约城市学院Meriles小组的新合作，扩大研究能力。
为了激活纳米级金刚石的表面，Wolcott实验室的研究人员与劳伦斯伯克利国家实验室的分子铸造厂合作。众所周知，“铸造厂”是美国能源部运营的5个纳米科学中心之一。在与工作人员科学家Virginia Altoe博士的合作下，该团队证实亲电硼分子可以很容易地与金刚石表面基团反应并形成薄层。薄硼片可以用于癌症治疗应用和量子传感与钻石内部的缺陷！
由于其低或负的表面电子亲和性和化学惰性，金刚石作为由固-液界面光激发产生的溶剂化电子的源材料引起了广泛的关注。不幸的是，它的宽带隙通常强制使用紫外线范围内的波长，因此使实际应用复杂化。在这里，我们探测了被单晶金刚石表面包围的水的光电流响应，这些表面被设计成容纳浅氮空位（NV）中心。我们观察到金刚石诱导的光电流在整个可见光范围内产生的清晰特征，波长达到594 nm。作为激光功率函数的实验表明，NV中心和其他可能以表面陷阱形式共存的缺陷有助于载流子注入，尽管我们发现NV在高照明强度极限下主导系统响应。鉴于我们对近表面NV中心和相邻点缺陷的日益了解，这些结果为金刚石-液体界面在光载流子引发的化学和流体自旋过程中的应用开辟了新的视角。
金刚石作为模板衬底在很大程度上尚未被开发，金刚石的独特性质包括其大带隙，热导性和缺乏细胞毒性，使其在医学和量子传感的新兴技术中用途广泛。惰性金刚石衬底的表面终止及其化学反应性是生成新键以形成成核和生长的关键。氧化的高压高温（HPHT）纳米金刚石（NDs）在有亲电反应物的情况下，大部分被醇作为亲核试剂终止，从而引发共价键的形成。在这项工作中，我们展示了用三角硼化合物在ND表面上模板合成超薄硼。发现三氯化硼（BCl3）、三溴化硼（BBr3）和硼烷（BH3）在室温惰性条件下与ND底物发生反应。BBr3和BCl3与金刚石表面反应强烈，形成片状结构，并通过电镜进行了验证。利用表面敏感光谱对ND构建体表面的分子和原子结构进行了探测，定量结果表明，反应1 - 24小时后，硼壳厚度小于1 nm。对反应的观察支持一种自终止机制，类似于原子层沉积生长，可能是由于金刚石表面醇的淬火。发现硼金刚石纳米结构在二氯甲烷中聚集，并分散在各种溶剂中，并具有动态光散射特性，用于未来的细胞成像或使用硼中子俘获疗法（BNCT）治疗癌症。基于亲核疏水醇和亲电三角前体的独特模板机制允许形成共价键，这将引起使用金刚石进行量子传感、增材制造和BNCT的研究人员的兴趣。
SSCL实验室成员Anoushka Lakshmi参加了加州州立大学范围内的研究竞赛，并在物理和数学科学-本科生和研究生组合类别中获得第一名。这次演讲的题目是“HPHT NDs的表面功能化以增加NVC光致发光强度用于靶向生物标记”。Lakshmi女士描述了氮空位中心物理和溴功能化金刚石表面的使用，作为一种产生新的金刚石-氮键的方法！
随着量子计算和量子传感平台的成熟，金刚石等承载量子比特的材料的表面化学是一个重要的探索途径。将金刚石，特别是纳米级金刚石（ND）与二氧化硅结合是将量子比特集成到具有柔性功能化化学的光子器件、光纤、细胞或组织中的潜在途径。虽然二氧化硅在ND核上的生长已经成功地用于量子传感和生物标记，但表面引发生长的机制尚不清楚。本文描述了金刚石上二氧化硅键形成的表面化学性质，并利用x射线吸收光谱（XAS）探测了随着二氧化硅厚度的增加，金刚石的表面化学性质及其电子结构。采用改进的Stöber （Cigler）法制备了2 ~ 35 nm厚的SiO2壳层，并利用电子显微镜等重叠技术对金刚石的形貌和表面结构进行了表征。重要的是，我们发现SiO2在羧化ND上的生长消除了羧酸的存在，并且碱性乙醇溶液在二氧化硅生长之前将ND表面转化为富含醇的表面。这些数据支持了一种机制，即ND表面的醇类由于氢氧化铵在乙醇中的再羟基化作用而生成硅醚（ND- o - si -(OH)3）键。此外，由过渡边缘传感器产生的共振非弹性x射线散射（RIXS）图支持XAS提供的化学分析。使用高压高温NDs或任何醇端材料（金属氧化物、氧化碳化硅或立方氮化硼）进行量子传感应用的研究人员可以利用这些结果设计具有碱催化反应和金属氧化物前体的新型核壳量子传感器
钻石的许多特性使它的价值远远超出了作为宝石的用途。值得注意的是，金刚石拥有一个敏感的磁场和电场探测器：氮空位（NV）中心。这种NV中心可以用来感知磁性物体，并有可能在未来的量子计算机中用作量子比特（量子位）。金刚石的化学惰性，即它不愿改变或被修改，对材料化学家、物理学家和工程师来说既是挑战也是机遇。金刚石表面化学键的变化使得分子基团的附着和测量和检测的锚定点成为可能。在这个leap - mps项目中，PI和他的团队将探索钻石的表面化学性质，并研究NV中心发出的光如何随着施加电压的变化而变化。纳米级钻石的表面化学和NV中心的行为将同时进行研究，以实现制造更先进的量子传感器的长期目标。本科生将学习先进的化学和光谱学技术，包括使用斯坦福同步辐射光源。人才招聘是与BET9九州体育会员登录州立大学的黑人九州体育领导和机会中心（BLOC）以及其他以学生为基础的组织合作进行的。该项目将提供严谨而广泛的研究经验，通过提供执行研究项目、管理故障排除、准备有影响力的研究报告和为未来成功建立简历的技能，为科学家和工程师的成功职业生涯做好准备。
另一个伟大的光束线运行是由斯坦福大学表面科学中心实验室（Wolcott）的研究人员与工作人员科学家Dennis Nordlund和Sang-Jun Lee合作实现的。在手套箱和露天条件下分别在镀金硅片上制备纳米金刚石样品，并将样品装入光束线10-1处的超高真空室。数据收集在过渡边缘传感器和经典的总电子产率模式为硼，碳，氮，氧，钴，钒和镍！SSCL的研究人员住在斯坦福招待所，有100多个小时的数据收集时间，收集了68个样品，从纳米级金刚石到负热膨胀合金。感谢Sang-Jun和Dennis又一次精彩的光束线跑！！给Wolcott教授发邮件询问研究机会（不需要经验）
Wolcott实验室研究员和物理学家Camron X. Stokes （九州体育秋季2021）被美国化学学会胶体和表面化学部门授予本科生奖！！Camron将接受他的奖项，并在芝加哥举行的2022年秋季全国会议上发表邀请演讲！干得好，卡姆伦！
高压高温（HPHT）纳米金刚石（ND）表面的溴化尚未被探索，可以为提高化学反应活性和金刚石晶格共价键的形成开辟新的途径。金刚石晶格-氧键的大键解离能是一个阻碍新键形成的挑战，大多数研究人员简单地使用端氧ND（醇和酸）作为反应物质。在这项工作中，我们将富含叔醇的ND表面转化为具有50%表面覆盖率的胺表面，并受到初始溴化速率的限制。我们观察到烷基溴部分在HPHT NDs上高度不稳定，并且与先前使用密度泛函理论发现的一样是亚稳的。烷基溴中间体具有很强的离去基性质，可在室温下无催化剂条件下形成金刚石-氮键。这种激活化学惰性ND表面的强大途径拓宽了表面终止的方式，溴化和胺化ND的独特表面性质对研究人员进行量子传感或生物标记应用的化学调谐金刚石具有重要影响。
在一项促进STEM教育公平的合作项目中，上海州立大学的Abraham Wolcott教授和弗雷斯诺州立大学的同事。索诺玛州立大学教授吴伟和罗薇薇安。Sara Kassis，院长Elizabeth Wade和Frank Gomez教授（校长办公室STEM-NET）通过本科教育部门获得了国家科学基金会奖。九州体育 VR团队包括KLEVR实验室的Jon Oakes， Nanci Solomon （VR专家），Patrick Stafford （VR专家开发人员）和Wolcott教授。目标：使用先进的虚拟现实和扩展现实技术来推进加州州立大学和社区大学的STEM权益。该基金将组建一个教师学习社区（FLC），通过扩展现实技术建立教育工作者的使用和专业知识。如果您是九州体育的教职员工，对课堂VR感兴趣，请联系Wolcott教授（2,500美元津贴）！第一批将包括3名九州体育， 2名Fresno State， 3名Sonoma和2名社区学院教师....
Wolcott教授将讨论纳米级金刚石表面化学，TES探测器的使用以及国防部的支持。国防部的支持提供了研究人员的差旅费、薪酬和学费，并已成为推进SSCL实验室成员的职业和经验的重要资源。保存日期2021年5月13日并加入我们！了解更多关于国防部（DoD）项目、CSU获奖项目以及成功提交国防部提案的提示。STEM-NET促进整个科罗拉多州立大学系统的研究、社区建设和创新教育理念，为学生提供他们在未来劳动力中脱颖而出所需的技能，并满足加州创新和不断发展的经济需求。
申请2021年夏季在上海州立大学沃尔科特实验室的URAP项目！
再次，表面科学中心实验室在九州体育 （Wolcott实验室）已被选为唯一的加州州立大学主办本科研究学徒计划（URAP）学者2021年夏季！资格：GPA=2.8， STEM专业，美国公民或归化公民，能够通勤到九州体育！暑期津贴为4500美元，为期8-10周，不需要研究经验。研究人员将研究纳米级金刚石在生物标记、生物传感、磁强计和量子计算方面的应用。鼓励非裔美国人、拉丁裔、美洲原住民和太平洋岛民申请。请在2021年3月15日之前申请，更多信息请联系Wolcott教授
SSCL研究人员通过基于用户的建议系统BET9九州体育登陆官方分子铸造厂最先进的仪器，SSCL研究人员Camron Stokes和Davida Simpson在能源部劳伦斯伯克利国家实验室纳米结构成像和操作设施的蔡司Ultra-55上对金纳米颗粒团簇进行成像。
SSCL被选为2020年夏季研究计划的主办地点！截止日期3月15日，今天申请！
九州体育表面科学中心实验室（Wolcott实验室）被选为唯一一所接受本科生研究学徒计划（URAP）学者的加州州立大学。资格：GPA=2.8， STEM专业，美国公民或归化公民，能够通勤到九州体育！暑期津贴为4500美元，为期8-10周，不需要研究经验。研究人员将研究纳米级金刚石在生物标记、生物传感、磁强计和量子计算方面的应用。鼓励非裔美国人、拉丁裔、美洲原住民和太平洋岛民申请。请在3月15日前申请！更多信息请联系Wolcott教授
x射线光电子能谱学
x射线光电子能谱（XPS）是SSCL用于检测体和纳米级材料的原子和分子结构的关键技术。在这里，SSCL的研究人员Grace Jeanpierre， Jocelyn Valenzuela和Cynthia Melendrez收集XPS数据。
对研究感兴趣？2022年9月12日星期一下午5点在邓肯大厅5B举行的沃尔科特实验室招聘研讨会！来了解表面科学中心实验室和材料科学在生物标记，量子传感和量子通信中的应用
