論文の概要: Dense pentacene cocrystal demonstrates room-temperature coherent control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28912v1
• Date: Thu, 24 Sep 2026 01:42:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 21:10:09.651976
• Title: Dense pentacene cocrystal demonstrates room-temperature coherent control
• Title（参考訳）: 室温コヒーレント制御の高密度ペンタセンコクリスタル
• Abstract要約: 我々は6,13-ジヒドロペンタセンと33.3モル%のペンタセンを含むペンタセン(DHP/Pc)の2:1コクリスタルを報告した。 この密度にもかかわらず、DHP/Pcはマイクロ秒のスピンコヒーレンス、室温で光学的に検出された磁気共鳴とコヒーレント制御を示す。 これらの結果は, 高スピンサイト密度系におけるコヒーレンス保存のための相補的設計パラメータとして, 分子パッキングとコフォーマー三重項エネルギーを同定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8177115433042234
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Maximizing the number of addressable spins within a fixed volume can improve ensemble quantum sensor sensitivity, but dense packing usually increases dipolar interactions and excited-state transport, shortening coherence and suppressing optical readout. Here we report a 2:1 cocrystal of 6,13-dihydropentacene and pentacene (DHP/Pc) containing 33.3 mol% pentacene ($3.3\times10^{5}$ ppm; $9.51\times10^{20}$ cm$^{-3}$), a volumetric spin-site density more than two orders of magnitude above previous benchmarks, NV-diamond and pentacene-doped p-terphenyl (PDP). Despite this density, DHP/Pc exhibits microsecond spin coherence, room-temperature optically detected magnetic resonance and coherent control. Time-resolved measurements indicate that the long-lived triplet population is generated predominantly by intersystem crossing and exhibits strong, non-thermal sublevel polarization. Density-functional theory calculations further suggest that the native cocrystal geometry weakens electronic coupling between neighboring pentacenes, while the higher DHP triplet energy creates a barrier to triplet migration. These results identify molecular packing and coformer triplet energetics as complementary design parameters for preserving coherence in high spin-site density systems, demonstrating cocrystallization as a promising route to dense, optically addressable spin materials for room-temperature ensemble quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 固定体積内のアドレス可能なスピンの数を最大にすると、アンサンブル量子センサーの感度が向上するが、高密度パッキングは通常双極子相互作用と励起状態輸送を増大させ、コヒーレンスを短縮し、光学的読み出しを抑制する。 ここでは,33.3 mol%のペンタセン (3.3\times10^{5}$ ppm; 9.51\times10^{20}$ cm$^{-3}$) を含む6,13-ジヒドロペンタセンおよびペンタセン (DHP/Pc) の2:1コクリスタルを報告する。 この密度にもかかわらず、DHP/Pcはマイクロ秒のスピンコヒーレンス、室温で光学的に検出された磁気共鳴とコヒーレント制御を示す。 時間分解測定により、長寿命の三重項集団は系間交差によって主に生成され、強い非熱的サブレベル分極を示すことが示された。 密度汎関数理論の計算により、原生コクリスタル幾何学は近隣のペンタセン間の電子結合を弱め、高いDHP三重項エネルギーは三重項移動の障壁を生み出すことが示唆されている。 これらの結果は、高スピンサイト密度系におけるコヒーレンス保存のための相補的な設計パラメータとして分子充填とコフォーマー三重項エネルギーを同定し、室温アンサンブル量子センシングのための高密度で光アドレス可能なスピン材料への有望な経路としてコクリスタライゼーションを示す。

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