論文の概要: Symmetry-breaking chelation enables room-temperature all-optical spin coherence readout of aqueous Cu(II) for chemoselective discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.24925v1
• Date: Sun, 18 Oct 2026 00:23:29 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-10-20 22:18:40.483879
• Title: Symmetry-breaking chelation enables room-temperature all-optical spin coherence readout of aqueous Cu(II) for chemoselective discrimination
• Title（参考訳）: シンメトリー破砕キレートによるCu(II)の室温全光スピンコヒーレンス読み出しによる化学選択的識別
• Abstract要約: 対称性の破れは、分子スピン光子界面を作るための戦略を提供し、水中の全ての応答性、分析光学量子センシングへの道を開く。 この設計は吸光と磁気円二色率を7.3倍と5.6倍に向上させ、超高速のスピン読み出しが可能で、T2*0.54 nsである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7345774482510519
• License:
• Abstract: Optical initialization and readout of molecular electron spins in water remains challenging for 3d transition-metal complexes. Their Laporte-forbidden d-d transitions yield weak transition dipole moments, so optical spin detection in aqueous Cu(II) previously required ~1 M concentrations. Here we overcome this constraint through symmetry-breaking chelation. Coordinating Cu(II) with EDTA imposes a non-centrosymmetric ligand field with enhanced metal-ligand covalency, relaxing Laporte restrictions and amplifying d-d transition dipole moments. This design enhances absorption and magnetic circular dichroism by 7.3- and 5.6-fold, enabling ultrafast spin readout down to 100 μM with an apparent dephasing time T2^*~0.54 ns. As a proof-of-concept for selective molecular-spin sensing, histidine addition extends T_2^* to ~0.8 ns in a concentration-dependent manner, whereas glycine produces no measurable effect. These results show that symmetry breaking provides a strategy to create molecular spin-photon interfaces, opening avenues toward all-optical, analyte-responsive quantum sensing in water.
• Abstract（参考訳）: 水中における分子電子スピンの光学的初期化と可読化は、3d遷移金属錯体では依然として困難である。 ラポルテで禁止されたd-d遷移は弱い遷移双極子モーメントをもたらすため、Cu(II)水溶液中での光スピン検出には1Mの濃度が必要であった。 ここでは対称性を破るキレートによってこの制約を克服する。 EDTAによるCu(II)の配位は、金属リガンドの共有性を高め、ラポルテの制限を緩和し、d-d遷移双極子モーメントを増幅する非対称配位子場を課す。 この設計は吸光と磁気円二色率を7.3倍と5.6倍に向上させ、超高速のスピン読み出しを100μMまで、明らかに劣化時間T2^*~0.54 nsで行えるようにした。 選択的分子スピンセンシングのための概念実証として、ヒスチジンの添加はT_2^* から 0.8 ns まで濃度依存的に拡張するが、グリシンは測定可能な効果を生じない。 これらの結果は、対称性の破れが分子スピン光子界面を作るための戦略を提供し、水中における全光学的、分析的応答性量子センシングへの道を開くことを示している。

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