論文の概要: Move aside pentacene: Diazapentacene doped para-terphenyl as a zero-field room-temperature maser with strong coupling for cavity quantum electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.06176v1
• Date: Fri, 11 Nov 2022 12:57:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-19 18:27:51.541555
• Title: Move aside pentacene: Diazapentacene doped para-terphenyl as a zero-field room-temperature maser with strong coupling for cavity quantum electrodynamics
• Title（参考訳）: ペンタセンの移動:空洞量子力学のための強いカップリングを持つゼロフィールド室温メーザーとしてのジアザペンタセンドープパラテルフェニル
• Authors: Wern Ng, Xiaotian Xu, Max Attwood, Hao Wu, Zhu Meng, Xi Chen, Mark Oxborrow
• Abstract要約: パラテルフェニルでドープした6,13-ジアザペンタセンをメーザーゲイン培地として発見した。 測定された10dBmのメーザーパルスパワーは、ペンタセンドープパラテフェニルと絶対的なパワーで同等であることを示している。 我々の結果は、他の類似のメーザー材料が今後発見される道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.882334472589013
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Masers, the microwave analogue of lasers, promise to deliver ultra-low noise amplification of microwave signals for use in medical MRI imaging and deep-space communication. Research on masers in modern times was rekindled thanks to the discovery of gain media that were operable at room-temperature, eschewing bulky cryogenics that hindered their use. However, besides the two known materials of pentacene doped in para-terphenyl and negatively-charged nitrogen-vacancy defects in diamond, there has been scarce progress in the search for completely new room-temperature gain media. Here we show the discovery of 6,13-diazapentacene doped in para-terphenyl as a maser gain medium that can operate at room-temperature and without an external magnetic field. A measured maser pulse power of -10 dBm shows it is on par with pentacene-doped para-terphenyl in absolute power, while possessing compelling advantages against its pentacene predecessor in that it has a faster amplification startup time, can be excited with longer wavelength light at 620 nm and enjoys greater chemical stability from added nitrogen groups. Furthermore, we show that the maser bursts allow 6,13-diazapentacene-doped para-terphenyl to reach the strong coupling regime for cavity quantum electrodynamics, where it has a high cooperativity of 182. We study the optical and microwave spin dynamics of 6,13-diazapentacene-doped para-terphenyl in order to evaluate its behavior as a maser gain medium, where it features fast intersystem crossing and an advantageously higher triplet quantum yield. Our results pave the way for the future discovery of other similar maser materials and help point to such materials as promising candidates for the study of cavity quantum electrodynamic effects at room-temperature.
• Abstract（参考訳）: レーザーのマイクロ波アナログであるメーザーは、医療用MRI画像や深宇宙通信に用いるマイクロ波信号の超低ノイズ増幅を提供する。 近代のメーザーの研究は、室温で操作可能なゲインメディアが発見され、その使用を妨げるかさばる低温物質が放出されたことで、再燃した。 しかし、パラテルフェニルにドープされたペンタセンとダイヤモンドに負電荷の窒素空隙欠陥の2つの既知の物質以外に、全く新しい室温媒質の探索の進展は乏しい。 ここでは,6,13-ジアザペンタセンをパラテルフェニルでドープしたマザーゲイン培地を室温で,外部磁場なしで操作できることを示す。 測定された10dbmのメーザーパルスパワーは、ペンタセンドープされたパラテルフェニルと絶対的なパワーで同等であるが、より速い増幅開始時間を持つペンタセンの前駆体に比べて説得力のある利点を有しており、620nmの長い波長の光を励起でき、付加窒素基から高い化学的安定性を享受できる。 さらに,マザーバーストにより,6,13-ジアザペンタセンをドープしたパラテルフェニルがキャビティ量子電磁力学の強いカップリングレジームに到達し,高い協調性を示す。 6,13-ジアザペンタセンをドープしたパラテルフェニルの光学およびマイクロ波スピンダイナミクスを解析し,マッサーゲイン媒質としての挙動を評価した。 本研究は, 室温における空洞量子力学的効果の研究に期待できる材料として, その他の類似のメーザー材料を将来発見するための道を開くものである。

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