ES2936252T3 - Material de diamante luminiscente y método para producirlo - Google Patents

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Abstract

Se proporciona un material de diamante luminiscente y un método para producir el mismo. El método puede incluir los pasos de proporcionar un catalizador seleccionado de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel; proporcionar un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño; suministro de grafito; mezclar el catalizador, el potenciador y el grafito para formar una mezcla homogeneizada; y someter la mezcla homogeneizada a un proceso de alta temperatura y alta presión para formar un material de diamante luminiscente que tiene una pluralidad de partículas de diamante que tiene una pluralidad de centros defectuosos, donde el material de diamante luminiscente luminiscente a una longitud de onda de aproximadamente 700 nm a aproximadamente 950 nm y energía de aproximadamente 1,77 eV a aproximadamente 1,30 eV. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Material de diamante luminiscente y método para producirlo
Campo técnico
La presente descripción se refiere a un material o partículas de diamante luminiscente y un método para fabricarlo usando un procedimiento de alta presión y alta temperatura (HTHP, por sus siglas en inglés) para producirlo.
Antecedentes
Las impurezas y los defectos puntuales que se encuentran en los cristales o partículas de diamante crean propiedades ópticas, magnéticas y eléctricas que pueden ser útiles en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, consulte Schirhagl et al. (https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-040513-103659). Se han propuesto defectos puntuales fluorescentes (los centros NV hacen que el diamante sea fluorescente) en material de diamante sintético para su uso en diversas aplicaciones de percepción y detección que exigen una fluorescencia brillante de pequeñas partículas de diamante de tamaño nanométrico, por ejemplo, marcadores fluorescentes y etiquetas en diagnóstico médico y otras aplicaciones biológicas. Por ejemplo, consulte la Patente de EE. UU. n.° 8,932,554, la Publicación de la Solicitud de Patente de EE. UU. n.22018/0080145 y el documento WO 2007/081492.
Sin embargo, dichas nanopartículas a menudo tienen una concentración demasiado baja de centros vacantes, como defectos vacantes de nitrógeno o defectos vacantes de silicio, lo que no es ideal para muchas aplicaciones de marcadores fluorescentes.
Por ejemplo, para aumentar la concentración, los diamantes sintéticos de tipo lb que contienen nitrógeno fabricados mediante el método de alta presión y alta temperatura (HPHT) pueden volverse fluorescentes mediante irradiación de electrones seguida de recocido. La irradiación de electrones crea vacantes que migran durante el recocido y pueden emparejarse con átomos de nitrógeno en la red del diamante y formar centros NV.
El costo de la irradiación es alto, particularmente para las dosis más altas de radiación requeridas para crear una alta concentración de vacantes. En general, el diamante sintético fabricado por el método HPHt convencional no es muy fluorescente. Para hacerlos fluorescentes, tendrán que ser irradiados con dosis mucho más altas, lo que encarece mucho el procedimiento.
Por tanto, existe la necesidad de proporcionar partículas de diamante, especialmente partículas de diamante de tamaño nanométrico, con una alta concentración de defectos puntuales luminiscentes y, por tanto, por ejemplo, una alta intensidad fluorescente.
Compendio
Para superar las desventajas anteriores, la presente descripción se dirige a un material de diamante luminiscente que comprende una pluralidad de partículas de diamante que tienen al menos un primer centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda de 880 nm a 890 nm y una energía de 1,41 eV a 1,39 eV; en donde al menos el primer centro de defecto se selecciona de al menos uno de cobalto germanio, níquel, nitrógeno y silicio; en donde la pluralidad de partículas de diamante tiene un segundo centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda máxima de 510 nm a 520 nm y una energía de 2,43 eV a 2,38 eV.
Al menos el centro de defecto emite fotoluminiscencia cuando se excita con una luz visible, ultravioleta o infrarroja. Según otro aspecto, el material de diamante luminiscente incluye un potenciador luminiscente.
El potenciador luminiscente se selecciona opcionalmente de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño.
El tamaño de las partículas de diamante es menor que aproximadamente 100 nm. Las partículas de diamante tienen un tamaño de manera opcional de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 20 nm; de aproximadamente 20 nm a aproximadamente 100 nm; de aproximadamente 0,1 pm a aproximadamente 1 pm; de aproximadamente 500 nm a aproximadamente 30 pm; o de aproximadamente 10 pm a 100 pm.
Como opción, las partículas de diamante tienen una pluralidad de centros de defecto, en donde la densidad o concentración de los centros de defecto es mayor que aproximadamente 8 ppm.
El material está fabricado de una composición de material que incluye opcionalmente una composición de catalizador seleccionada de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel; un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño.
Según otro aspecto, un método para producir un material de diamante luminiscente que comprende las siguientes etapas: proporcionar un catalizador seleccionado de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel; proporcionar un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño; proporcionar grafito; mezclar el catalizador, el potenciador y el grafito para formar una mezcla homogeneizada y prensar la mezcla homogeneizada en un sólido compacto; y someter el sólido compacto a un procedimiento de alta presión para formar un material de diamante luminiscente, emite luminiscencia a una longitud de onda de 880 nm a 890 nm o energía de aproximadamente 1,41 eV a aproximadamente 1,39 eV; en donde al menos el primer centro de defecto se selecciona de al menos un cobalto germanio, níquel, nitrógeno y silicio; en donde la pluralidad de partículas de diamante tiene un segundo centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda máxima de 510 nm a 520 nm y una energía de 2,43 eV a 2,38 eV.
La pluralidad de centros de defecto es fotoluminiscente cuando se excita con una luz ultravioleta, visible o infrarroja.
El catalizador, el potenciador y el grafito son polvos y la etapa de mezcla incluye mezclar los polvos para formar una mezcla de polvos homogeneizada.
La mezcla de polvo se puede someter a una presión de aproximadamente 4,5 GPa a aproximadamente 8 GPa y a una temperatura de aproximadamente 1200 °C a aproximadamente 2300 °C.
El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones, se entenderán mejor cuando se lean junto con los dibujos adjuntos. Debe entenderse que las realizaciones representadas no se limitan a las disposiciones e instrumentos precisos mostrados.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo de una realización del método según la presente descripción.
La figura 2 ilustra los espectros de emisión de los centros NV, SiV y un pico medido del material de diamante luminiscente fabricado según el método de la figura 1.
La figura 3 es otro espectro de emisión de un pico de 885 nm del material de diamante luminiscente fabricado según el método de la figura 1.
La figura 4 ilustra los espectros de emisión de fluorescencia verde cuando el material de diamante luminiscente de la presente descripción.
La figura 5 ilustra la comparación de 885 nm (IR) frente a 514 nm (verde) para varias muestras de diamantes.
La figura 6 ilustra la intensidad de luminiscencia del material de diamante fabricado según el método de la figura 1 en comparación con la técnica anterior.
Descripción detallada
Antes de que se describan los presentes materiales, composiciones y métodos, debe entenderse que esta descripción no se limita a las metodologías, los sistemas y los materiales particulares descritos, ya que estos pueden variar. También debe entenderse que la terminología usada en la descripción describe las versiones o realizaciones particulares únicamente, y no limita el alcance. Por ejemplo, como se usa en la presente memoria, las formas en singular «un», «una» y «el», «la» incluyen referencias en plural a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Además, la palabra «que comprende», como se usa en la presente memoria, significa «que incluye, entre otros»; sin embargo, un experto en la materia entenderá que, en algunos casos, una realización puede describirse alternativamente usando la expresión «que consiste esencialmente en» o «que consiste en». A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente memoria tienen los mismos significados que entiende comúnmente un experto en la materia.
A menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, propiedades tales como tamaño, peso, condiciones de reacción, etc. usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones deben entenderse modificados en todos los casos por el término «aproximadamente». En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se buscan obtener mediante la invención. Como mínimo, y no como una limitación de la aplicación de la doctrina de los equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos informados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias.
Como se usa en la presente memoria, el término «aproximadamente» significa más o menos el 10 % del valor numérico del número con el que se usa. Por lo tanto, aproximadamente el 50 % significa en el intervalo del 45 % al 55 %. Cuando se usa el término «luminiscencia(s)», debe entenderse que abarca fotoluminiscencias, fluorescencia y/o cualquier otra iluminación debida a la excitación de diversas fuentes de energía, incluida la luz, pero sin limitarse a esta última.
Como se usa en la presente memoria, el término «material de nanodiamante luminiscente» significa partículas de diamante que tienen un tamaño medio menor que 100 nm (tamaño nanométrico) y que contienen defectos dentro de la estructura cristalina que emite luminiscencia cuando se excita con ciertas longitudes de onda de energía.
Como se usa en la presente memoria, el término «vacante» significa un defecto causado por la ausencia de un átomo en una estructura reticular. «NV» significa un centro de vacantes de nitrógeno. «SiV» se refiere a un centro vacante de silicio. El centro de defecto de níquel se ha denominado centro «NIRIM2» en la técnica anterior (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.245206 y PHYSICAL REVIEW B, volumen 42, número 16, 1 de diciembre de 1990, p. 9843).
Como se usa en la presente memoria, el término «potenciador» significa un elemento introducido en la red cristalina durante el procedimiento de crecimiento que se ha demostrado que aumenta la fluorescencia global del cristal de diamante.
El material o las partículas de diamante luminiscentes tienen numerosos usos para la obtención de imágenes biomédicas, por ejemplo, como agentes de contraste para análisis in vitro e in vivo, diagnóstico, descubrimiento de fármacos e I+D. La superficie del diamante se puede funcionalizar para la administración de fármacos: unir fármacos/compuestos a la superficie del diamante para dirigirse a sitios específicos. Además, el diamante luminiscente se puede usar como puntos cuánticos para su uso potencial en la computación cuántica.
El diamante es ideal para aplicaciones biomédicas debido a su biocompatibilidad y centros vacantes que emiten fluorescencia o luminiscencia, siendo dicha luminiscencia estable durante largos periodos de tiempo.
Estas características son causadas por vacantes o defectos puntuales en la red cristalina. Las vacantes o defectos se introducen irradiando el diamante, por ejemplo, con un haz de electrones, para generar un defecto de red. Como se describirá más adelante en la presente memoria, el defecto de la red se puede combinar con diferentes elementos para hacer que el diamante emita luminiscencia.
Una forma de aumentar la luminiscencia del diamante y reducir el costo es prensar el diamante de una manera que pueda hacer crecer los diamantes a una tasa de crecimiento más rápida a una temperatura más alta. Una temperatura de crecimiento más alta dará como resultado una mayor concentración de vacantes, que luego migrarán y se combinarán con los átomos de los elementos para formar, por ejemplo, NV y SiV. Tal diamante tendrá una mayor fluorescencia fuera de la prensa.
Como se describirá más adelante en la presente memoria, el método HPHT del procedimiento de alta presión y alta temperatura (HPHT) se usa para hacer crecer una gran cantidad de partículas/cristales de diamante de malla y/o micrómetros que pueden procesarse adicionalmente para producir cristales de diamante de tamaño nanométrico. Además, ciertas composiciones catalíticas y condiciones del procedimiento identificadas en la presente memoria aumentan significativamente la intensidad de fluorescencia de los cristales de diamante resultantes sobre la fluorescencia de los cristales de diamante producidos usando composiciones catalíticas y condiciones del procedimiento conocidas.
La figura 1 ilustra las etapas usadas para fabricar cristales de diamante de tamaño micrométrico o de malla que poseen fluorescencia infrarroja brillante y verde incluso a temperatura ambiente. Como se describirá completamente en la presente memoria, la emisión de fluorescencia infrarroja alcanza su punto máximo a una longitud de onda de alrededor de 885 nm (debido a una excitación roja o infrarroja), mientras que la emisión de fluorescencia verde alcanza su punto máximo a una longitud de onda de 514 nm (debido a una excitación azul). En una realización, la fluorescencia se debe a la incorporación de ciertos centros de color a base de níquel en la red del diamante durante el procedimiento de crecimiento del cristal. La fluorescencia se mantiene cuando los cristales de malla o micrómetros se hacen de tamaño nanométrico hasta 400 nm o menos (p. ej., mediante un procedimiento de molienda).
El material de diamante luminiscente con fluorescencia infrarroja brillante se puede usar (i) en aplicaciones biomédicas como trazadores de biomoléculas en tejidos profundos, (ii) contra la falsificación como características encubiertas y ocultas. La combinación de dos picos de emisión nítidos (verde a 514 nm e infrarrojo a 885 nm) en la misma población de diamantes hace que los cristales de diamante descritos en la presente memoria sean ideales para usar como patrones de calibración de fluorescencia fotoestables (sin blanqueamiento) que abarcan el intervalo de luz desde el verde hasta el infrarrojo.
Con referencia nuevamente a la figura 1, el método para producir un material de diamante luminiscente incluye las etapas siguientes:
• proporcionar un catalizador seleccionado de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel;
• proporcionar un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño;
• proporcionar polvo de grafito;
• mezclar el catalizador, el potenciador y el grafito para formar una mezcla homogeneizada y prensar la mezcla homogeneizada en forma compacta densa, y
• someter la mezcla compacta densa a un procedimiento de alta temperatura y alta presión para formar un material de diamante luminiscente que tiene una pluralidad de partículas de diamante que tienen una pluralidad de centros de defecto, en donde el material de diamante luminiscente emite luminiscencia en un intervalo de aproximadamente 700 nm a aproximadamente 950 nm y de aproximadamente 1,77 eV a aproximadamente 1,30 eV.
En las etapas 10 a 18 se describe el procedimiento para producir los núcleos de catalizador/grafito/diamante de siembra que estarán sujetos al procedimiento HTHP. En la etapa 10, se proporciona un catalizador seleccionado de al menos uno del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel. El catalizador permite la transformación de grafito en diamante en condiciones de alta presión y temperatura.
En la etapa 12, se proporcionan componentes adicionales seleccionados de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño que pueden actuar como potenciadores luminiscentes. Se cree que los átomos de uno o más de los elementos potenciadores pueden quedar atrapados dentro de la red del diamante en la proximidad del centro de defecto. Este fenómeno puede alterar el estado electrónico del centro de defecto de modo que aumente su luminiscencia.
En la etapa 16, se proporciona polvo de grafito. El grafito es la fuente de carbono a partir de la cual se forma el diamante. El catalizador, el potenciador y el grafito se mezclan para formar una mezcla homogeneizada. El catalizador, el potenciador y el grafito pueden ser polvos que se mezclan para formar una mezcla de polvos homogeneizada.
La mezcla de polvo se puede prensar en un sólido compacto y luego someterse al procedimiento HPHT.
El procedimiento HTHP se describe con referencia a la etapa 20, en donde la mezcla homogeneizada y compactada se somete a un procedimiento de alta temperatura y alta presión para formar un material de diamante luminiscente con una pluralidad de partículas de diamante con una pluralidad de centros de defecto, en donde el material de diamante luminiscente es luminiscente en un intervalo de longitudes de onda de aproximadamente 700 nm a aproximadamente 950 nm o de aproximadamente 1,77 eV a aproximadamente 1,30 eV.
El método anterior incluye convertir simultáneamente grafito en diamante e incorporar centros de defecto en el diamante de tal manera que haga que el material emita luminiscencia. La mezcla, una vez prensada en forma compacta densa, puede someterse a un tratamiento HPHT a presiones superiores a 3 GPa y temperaturas superiores a 1000 °C. Por ejemplo, una presión de aproximadamente 4,5 GPa a aproximadamente 8 GPa y una temperatura de aproximadamente 1200 °C a aproximadamente 2300 °C.
Por tanto, durante el procedimiento HPHT, el grafito se convertirá en diamante que puede incorporar defectos simultáneamente. La concentración de defectos puede controlarse variando la composición de la mezcla. Puede ser posible cultivar diamantes con múltiples defectos.
El material de diamante luminiscente se fabrica de una composición de material que incluye opcionalmente una composición de catalizador seleccionada de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel; un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño.
El material de diamante luminiscente puede fabricarse de una composición de material que incluya un porcentaje en peso de aproximadamente 50 a aproximadamente 70 del catalizador, de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 de potenciador y de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 de polvo de grafito. Más específicamente, de aproximadamente 50 a aproximadamente 70 de níquel, de aproximadamente 3 a aproximadamente 20 de potenciador, y de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 de grafito.
El centro vacante de nitrógeno, NV, de las figuras 2 es el centro de color más común en el diamante. Con referencia a la figura 2, la fluorescencia es amplia, sin embargo, la autofluorescencia puede interferir con el brillo. La irradiación y el recocido pueden crear más centros NV.
El centro vacante de silicio que se muestra en la figura 2 no es común en el diamante. Sin embargo, puede desarrollarse a través de HPHT como se describe en la presente memoria. Además, la irradiación no es necesaria para crear defectos. Como se muestra en la figura 2, el centro de SiV tiene un pico de fluorescencia estrecho que es nítido y distinto por encima de la fluorescencia de fondo.
El material luminiscente resultante incluye una pluralidad de partículas de diamante que tienen al menos un centro de defecto que emite luminiscencia en un intervalo de aproximadamente 700 nm a aproximadamente 950 nm o aproximadamente 1,77 eV a aproximadamente 1,30 eV. La presencia de los centros de defectos se verificó mediante espectroscopía de fotoluminiscencia, como se muestra en la figura 3, donde el diamante se excitó con una fuente de luz de 660 nm y emitió luminiscencia con un pico en un intervalo de 880 nm a 890 nm o de aproximadamente 1,41 eV a aproximadamente 1,39 eV. La concentración de centros de defecto se ha cuantificado aún más usando técnicas de resonancia de espín electrónico (ESR, por sus siglas en inglés) o resonancia paramagnética electrónica (EPR, por sus siglas en inglés).
Cuando al menos uno de estos centros de defecto se excita con una luz visible, ultravioleta o infrarroja, emite fotoluminiscencia y con los datos de espectroscopía recopilados a temperatura ambiente, se muestra que al menos un centro de defecto emite luminiscencia en un intervalo de aproximadamente 800 nm a aproximadamente 900 nm, de aproximadamente 775 nm a aproximadamente 925 nm y/o de aproximadamente 880 nm a aproximadamente 890 nm.
Además, cuando el diamante luminiscente del ejemplo 1 se excita con una fuente de luz azul de 450 nm, se observa un pico a 514 nm como se muestra en la figura 4. Por lo tanto, el material de diamante luminiscente puede tener al menos un primer centro de defecto que presente luminiscencia en un intervalo de aproximadamente 880 nm a 890 nm y de aproximadamente 1,41 eV a aproximadamente 1,39 eV y al menos un segundo centro de defecto que emite luminiscencia en un intervalo de aproximadamente 510 nm a 520 nm y de aproximadamente 2,43 eV a aproximadamente 2,38 eV.
En otra realización se ha demostrado que es posible manipular la intensidad relativa del pico a 885 nm y el pico a 514 nm dentro del diamante luminiscente. Por ejemplo, como se muestra en la figura 5, la muestra h se produjo usando el método descrito en el ejemplo 1, donde los picos a 885 nm y 514 nm están presentes cuando se excita con las fuentes de luz apropiadas. Sin embargo, al eliminar la adición de potenciador de la mezcla usada en el ejemplo 1, el diamante producido a partir de esta composición dio como resultado la muestra d. El pico a 885 nm en la muestra d se suprime mientras que se mejora la intensidad luminiscente del pico a 514 nm.
El material de diamante luminiscente resultante se puede procesar en un nanodiamante luminiscente que tiene partículas de diamante de menos de aproximadamente 100 nm usando métodos conocidos en la industria. Las partículas de diamante pueden tener un tamaño de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 20 nm; de aproximadamente 20 nm a aproximadamente 100 nm; de aproximadamente 0,1 pm a aproximadamente 1 pm; de aproximadamente 500 nm a aproximadamente 30 pm; y/o de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 100 pm. Debe apreciarse que se contemplan otras partículas de tamaño nanométrico.
Debido a lo anterior, la densidad o concentración de los centros de defecto aumenta, como se describe más adelante en la presente memoria, a más de aproximadamente 8 ppm.
En consecuencia, el método de la presente descripción es un procedimiento para fabricar diamantes fluorescentes. Con la técnica se pueden fabricar diamantes fluorescentes que emitan fluorescencia en la región infrarroja del espectro electromagnético. Este método también se ha usado para fabricar diamantes luminiscentes en cantidades a gran escala del orden de 8 gramos por tirada prensada.
Otro beneficio del método para producir el diamante luminiscente de esta invención, como se estableció anteriormente, es que no es necesaria la irradiación para crear los centros de defecto.
Habiéndose descrito así la presente materia, será evidente que esta puede modificarse o variarse de muchas formas. Dichas modificaciones y variaciones no deben considerarse como una desviación del alcance de la presente materia, y todas esas modificaciones y variaciones están incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un material de diamante luminiscente que comprende una pluralidad de partículas de diamante que tienen al menos un primer centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda de 880 nm a 890 nm y una energía de 1,41 eV a 1,39 eV;
en donde al menos el primer centro de defecto se selecciona de al menos uno de cobalto, germanio, níquel, nitrógeno y silicio;
en donde la pluralidad de partículas de diamante tiene un segundo centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda máxima de 510 nm a 520 nm y una energía de 2,43 eV a 2,38 eV.
2. El material de diamante luminiscente de la reivindicación 1, en donde al menos un centro de defecto emite fotoluminiscencia cuando se excita con una luz visible, ultravioleta o infrarroja.
3. El material de diamante luminiscente de la reivindicación 1 o 2, que comprende además un potenciador luminiscente.
4. El material de diamante luminiscente de la reivindicación 3, en donde el potenciador luminiscente se selecciona de al menos uno de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño.
5. El material de diamante luminiscente de cualquier reivindicación anterior, en donde las partículas de diamante tienen un tamaño menor que 100 nm, de 1 nm a 20 nm, de 20 nm a 100 nm; o
en donde las partículas de diamante tienen un tamaño de 0,1 pm a 1 pm, de 500 nm a 30 pm o de 10 pm a 100 pm.
6. El material de diamante luminiscente de cualquier reivindicación anterior, en donde las partículas de diamante tienen una pluralidad de centros de defecto, en donde la concentración de los centros de defecto es mayor que 8 ppm.
7. El material de diamante luminiscente de cualquier reivindicación anterior, en donde el material está fabricado de una composición de material que incluye una composición de catalizador seleccionada de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel, y un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño.
8. El material de diamante luminiscente de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material es un nanodiamante luminiscente.
9. Un método para producir un material de diamante luminiscente que comprende las etapas siguientes:
proporcionar un catalizador seleccionado de uno o más del grupo de cobalto, hierro, manganeso y níquel; proporcionar un potenciador seleccionado de uno o más del grupo de boro, germanio, fósforo, silicio y estaño; proporcionar grafito;
mezclar el catalizador, el potenciador y el grafito para formar una mezcla homogeneizada y prensar la mezcla homogeneizada en un sólido compacto; y
someter el sólido compacto a un procedimiento de alta temperatura y alta presión para formar un material de diamante luminiscente que tiene una pluralidad de partículas de diamante que tienen al menos un primer centro de defecto, en donde el material de diamante luminiscente emite luminiscencia en un intervalo de 880 nm a 890 nm y una energía de 1,41 eV a 1,39 eV;
en donde al menos el primer centro de defecto se selecciona de al menos uno de cobalto, germanio, níquel, nitrógeno y silicio;
en donde la pluralidad de partículas de diamante tiene un segundo centro de defecto que emite luminiscencia a una longitud de onda máxima de 510 nm a 520 nm y una energía de 2,43 eV a 2,38 eV.
10. El método de la reivindicación 9, en donde los centros de defecto emiten fotoluminiscencia cuando se excitan con una luz ultravioleta, visible o infrarroja.
11. El método de la reivindicación 9 o 10, en donde las partículas de diamante tienen un tamaño menor que 100 nm, de 1 nm a 20 nm, de 20 nm a 100 nm; o
en donde las partículas de diamante tienen un tamaño de 0,1 pm a 1 pm, de 500 nm a 30 pm o de 10 pm a 100 pm.
12. El método de la reivindicación 11, en donde el catalizador, el potenciador y el grafito son polvos y la etapa de mezcla comprende mezclar los polvos para formar una mezcla de polvo homogeneizada.
13. El método de la reivindicación 12, en donde el polvo mezclado se prensa en un sólido compacto; y
en donde el sólido compacto se somete a una presión de 4,5 GPa a 8 GPa y a una temperatura de 1200 °C a 2300 °C.
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