刘晓兵：未来“钻石的天下”，必争一席之地

中国粉体网讯

刘晓兵，曲阜师范大学物理工程学院教授，博士生导师，山东省泰山学者（青年专家），获山东省优秀青年基金、山东省物理学会“杰出青年成果奖”，山东省青创团队负责人。2011年在吉林大学超硬材料国家重点实验室获博士学位，2012-2017年，在美国西北大学从事博士后研究。

刘晓兵长期从事极端条件凝聚态物理科学研究，研究方向主要包括：1）高压相变与极端条件物性；2）新型超硬、超导、热电等功能材料设计与合成；3）地球物理科学。相关成果在Nature Communications, PNAS, Angewandte Chemie-international Edition, Journal of the American Chemical Society等权威期刊发表学术论文100余篇，获国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、山东省杰出青年、泰山学者青年专家、山东省优秀青年等荣誉，主持国家级、省部级等项目12项，负责高压物理与材料科学研究团队、济宁市极端条件材料物理重点实验室、济宁市量子功能材料中试基地，担任山东省激光学会理事、山东省留学人员学会理事、《高压物理学报》青年编委等。

学术之路：从超硬材料到量子钻石

在刘晓兵教授的研究领域中，量子钻石无疑是最为耀眼的明星。随着量子信息技术的快速发展，量子钻石作为一种可应用于量子技术领域的信息载体，正逐步成为第二次量子革命中的重要材料。量子钻石内部含有的NV中心，具有独特的量子特性，能够作为量子比特用于制作室温下的量子计算机，同时还是一种多功能的量子传感器，能够实现对温场、电场、磁场以及应力场的高精度传感。

然而，高质量量子钻石的制备技术长期被国外垄断，成为制约我国相关领域发展的“卡脖子”难题。刘晓兵教授深知这一现状的严峻性，他带领团队迎难而上，经过两年的不懈努力，其团队开发了高质量量子钻石低成本、高效率的制备工艺，为突破这项“卡脖子”技术迈出了关键的一步。其中单点NV中心的相干时间高达420μs以上，显著高于100μs的应用要求指标；集群NV中心的相干时间高达52μs，综合测磁灵敏度达到~PT/Hz-1/2的级别。这一成果不仅使单点NV中心的相干时间远超应用要求，还使集群NV中心的测磁灵敏度达到了国际领先水平，为我国在量子计算和量子传感领域的研究工作提供了有力支持。

2017年至2019年，刘教授与团队成员提出了通过硼、氧共同掺杂来调整钻石的导电特性，实现了大尺寸高导电N型钻石的制备，成功将其表面载流子浓度提高了近百倍。这一成果发表在了《美国科学院院刊》（PNAS）上，被国际同行专家评价为“N型金刚石半导体制备领域的最新进展”，被“中国超硬材料网”等媒体广泛报道。

刘晓兵教授和他的“钻石”团队，来源：曲阜师范大学

“钻石的天下”，未来将力争一席之地

我国虽为世界金刚石生产龙头，年产量雄踞全球榜首，但我们的金刚石产业大多仍徘徊在切削工具和工艺品的传统领地。量子钻石这一高端功能性材料的研发与供应，却长期受制于人，成为制约我国科技发展的瓶颈之一。西方国家对关键技术的封锁，尤其是高质量大尺寸金刚石晶体的制备工艺，更是让国内相关领域的大规模应用前景蒙上了一层阴影。

展望未来，“钻石时代”的预言似乎正逐步成为现实，但伴随机遇的，还有更为严峻的挑战。刘晓兵教授坚信，只要坚定信心、勇于创新、脚踏实地地开展工作，就一定能够突破这些技术瓶颈，实现我国金刚石产业的跨越式发展。他表示，接下来将继续带领团队开展更高质量的钻石研究，不断探索新的制备工艺和应用领域，为我国实现科技自立自强贡献力量。

来源：

曲阜师范大学：「杏坛学人志」刘晓兵:破解“卡脖子”难题 人工制备“钻石'

曲阜师范大学物理工程学院官网

（中国粉体网编辑整理/空青）

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