論文の概要: Comparative Optical Spectroscopy of Er$^{3+}$, Tm$^{3+}$, and Eu$^{3+}$ Molecular Complexes at Cryogenic Temperature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.27223v1
• Date: Mon, 19 Oct 2026 19:52:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.48719
• Title: Comparative Optical Spectroscopy of Er$^{3+}$, Tm$^{3+}$, and Eu$^{3+}$ Molecular Complexes at Cryogenic Temperature
• Title（参考訳）: Er$^{3+}$, Tm$^{3+}$, Eu$^{3+}$の低温における分子錯体の比較光学分光
• Abstract要約: 希土類分子錯体は、量子情報応用への関心が高まっている。 我々はEr$3+$,Tm$3+$,Eu$3+$の低温光学特性を比較する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.043992227769354846
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rare-earth molecular complexes are attracting increasing interest for quantum information applications because of their structural flexibility and chemical tunability. Here, we compare the cryogenic optical properties of Er$^{3+}$, Tm$^{3+}$, and Eu$^{3+}$ complexes in the same ligand environment. Optical spectroscopy shows differing behavior across the three systems: spectral hole burning is observed in the Eu$^{3+}$ complex, whereas no measurable hole is detected in the Er$^{3+}$ and Tm$^{3+}$ complexes. We measure laser-induced local heating and rethermalization in the Er$^{3+}$ and Tm$^{3+}$ powder-like samples, observing strong local heating and slow thermal relaxation in the cold-plate cryostat. The recovery occurs over several seconds and, for some Er$^{3+}$ excitation conditions, extends over tens of seconds. The comparison across the three ions nevertheless suggests that heating alone is unlikely to account for the full contrast. Rather, the different behaviors of Eu$^{3+}$, Tm$^{3+}$, and Er$^{3+}$ point to ion-dependent relaxation and decoherence processes associated with their electronic level structure and coupling to the molecular environment. Temperature-dependent linewidth and line-shift measurements are further consistent with phonon-mediated broadening through coupling to crystal-field levels.
• Abstract（参考訳）: 希土類分子錯体は、その構造的柔軟性と化学的チューニング性から、量子情報応用への関心が高まっている。 ここでは、Er$^{3+}$、Tm$^{3+}$、Eu$^{3+}$の低温光学特性を同じ配位子の環境で比較する。 スペクトルホールバーニングはEu$^{3+}$錯体で観測されるが、Er$^{3+}$錯体とTm$^{3+}$錯体では測定可能なホールは検出されない。 Er$^{3+} および Tm$^{3+} の粉末状試料中のレーザー誘起局所加熱と再熱化を測定し, 強局部加熱と冷板クライオスタットの緩やかな熱緩和を観察した。 回復には数秒以上かかり、いくつかのEr$^{3+}$励起条件では、数十秒以上もかかる。 3つのイオンの比較は、加熱だけでは完全なコントラストを考慮できないことを示唆している。 むしろ、Eu$^{3+}$、Tm$^{3+}$、Er$^{3+}$の異なる挙動は、電子レベル構造と分子環境とのカップリングに関連するイオン依存的な緩和と脱コヒーレンス過程を指している。 温度依存性の線幅と線シフトの測定は、フォノンによる結晶場への結合による拡張とはさらに一致している。

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