論文の概要: Optical read and write of spin states in organic diradicals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.03365v1
- Date: Wed, 5 Jun 2024 15:18:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-06 17:41:32.769775
- Title: Optical read and write of spin states in organic diradicals
- Title（参考訳）: 有機ダイラディカルにおけるスピン状態の光学的読み書き
- Authors: Rituparno Chowdhury, Petri Murto, Naitik A. Panjwani, Yan Sun, Pratyush Ghosh, Yorrick Boeije, Vadim Derkach, Seung-Je Woo, Oliver Millington, Daniel G. Congrave, Yao Fu, Tarig B. E. Mustafa, Miguel Monteverde, Jesús Cerdá, Jan Behrends, Akshay Rao, David Beljonne, Alexei Chepelianskii, Hugo Bronstein, Richard H. Friend,
- Abstract要約: 有機分子半導体はスピン配置の合成制御を提供する。
ダイラディカル分子におけるスピン光学的アドレナビリティの発見を報告する。
結果は、これらの調整可能なオープンシェル有機分子を、テーラーメイドのスピン光学界面を設計するためのプラットフォームとして確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.938571151843856
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optical control and read-out of the ground state spin structure has been demonstrated for defect states in crystalline semiconductors, including the diamond NV- center, and these are promising systems for quantum technologies. Molecular organic semiconductors offer synthetic control of spin placement, in contrast to current limitations in these crystalline systems. Here we report the discovery of spin-optical addressability in a diradical molecule that comprises two trityl radical groups coupled via a fluorene bridge. We demonstrate the three important properties that enable operation as a spin-photon interface: (i) triplet and singlet spin states show photoluminescence peaked at 640 and 700 nm respectively; this allows easy optical measurement of ground state spin. (ii) the ground state spin exchange is small (~60 {\mu}eV) that allows preparation of ground state spin population. This can be achieved by spin-selective excited state intersystem crossing, and we report up to 8% microwave-driven contrast in photoluminescence. (iii) both singlet and triplet manifolds have near-unity photoluminescence quantum yield, which is in contrast to the near-zero quantum yields in prior reports of molecular diradicals. Our results establish these tuneable open-shell organic molecules as a platform to engineer tailor-made spin-optical interfaces.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドNV中心を含む結晶半導体の欠陥状態に対する基底状態スピン構造の光学的制御と読み出しが実証されており、これらは量子技術にとって有望なシステムである。
分子有機半導体は、これらの結晶系の現在の制限とは対照的に、スピン配置の合成制御を提供する。
本稿では,2つのトリチルラジカル基をフッ化レン橋で結合した二ラジカル分子におけるスピン光学的アドレナビリティの発見を報告する。
スピン光子インタフェースとしての操作を可能にする3つの重要な特性を実証する。
(i)三重項スピン状態と一重項スピン状態は、それぞれ640nmと700nmの発光をピークとし、これによって基底状態スピンの光学的測定が容易になる。
(ii) 基底状態スピン交換は小さい(〜60 {\mu}eV)ため、基底状態スピン人口の調製が可能となる。
これはスピン選択励起状態間交差により達成でき、光発光において最大8%のマイクロ波駆動コントラストが報告される。
3) 一重項多様体と三重項多様体のどちらもほぼ均一なフォトルミネッセンス量子収率を持ち、これは分子ディラディカルの以前の報告におけるほぼゼロの量子収率とは対照的である。
本研究は, この調整可能な開殻有機分子を, スピン光学界面を設計するためのプラットフォームとして確立した。
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