論文の概要: Room-temperature quantum sensing with photoexcited triplet electrons in organic crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13898v2
• Date: Mon, 23 Dec 2024 05:29:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:50:56.534905
• Title: Room-temperature quantum sensing with photoexcited triplet electrons in organic crystals
• Title（参考訳）: 光励起三重電子を用いた有機結晶中の室温量子センシング
• Authors: Harpreet Singh, Noella D'Souza, Keyuan Zhong, Emanuel Druga, Julianne Oshiro, Brian Blankenship, Jeffrey A. Reimer, Jonathan D. Breeze, Ashok Ajoy,
• Abstract要約: 光励起有機色調における偏光スピントリップレット電子を用いた量子センサ 技術は化学系における量子センシングの新たな可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4085555227308877
• License:
• Abstract: Quantum sensors have notably advanced high-sensitivity magnetic field detection. Here, we report quantum sensors constructed from polarized spin-triplet electrons in photoexcited organic chromophores, specifically focusing on pentacene-doped para-terphenyl (${\approx}$0.1%). We demonstrate essential quantum sensing properties at room temperature: electronic optical polarization and state-dependent fluorescence contrast, by leveraging differential pumping and relaxation rates between triplet and ground states. We measure high optically detected magnetic resonance (ODMR) contrast ${\approx}16.8\%$ of the triplet states at room temperature, along with long coherence times under spin echo and CPMG sequences, $T_2{=}2.7\mu$s and $T_2^{DD}{=}18.4\mu$s respectively, limited only by the triplet lifetimes. The material offers several advantages for quantum sensing, including the ability to grow large ($cm$-scale) crystals at low cost, the absence of paramagnetic impurities, and the diamagnetism of electronic states used for sensing when not optically illuminated. Utilizing pentacene as a representative of a broader class of spin triplet-polarizable organic molecules, this study highlights new potential for quantum sensing in chemical systems.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーは、特に高度な高感度磁場検出を備えている。 本稿では,光励起有機色素中の偏極スピントリップ電子から構築された量子センサについて報告する。 電子光学偏光と状態依存蛍光コントラストを3重項状態と基底状態の間の差動励起と緩和速度を利用して,室温で重要な量子センシング特性を示す。 室温での3重項状態と、スピンエコーとCPMGの長いコヒーレンス時間と、それぞれ$T_2{=}2.7\mu$sと$T_2^{DD}{=}18.4\mu$sをそれぞれ測定した。 この材料は、低コストで大きな(cm$-scale)結晶を成長させる能力、常磁性不純物の欠如、光学的に照らされない場合の検知に使用される電子状態の反磁性など、量子センシングにいくつかの利点を提供している。 ペンタセンをスピン三重項偏光性有機分子のより広いクラスの代表として用い、この研究は化学系における量子センシングの新しいポテンシャルを浮き彫りにした。

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