ナノ空間を有する分子性量子ビット集積体の構築

纳米空间分子量子位组装的构建

• 批准号: 22K19051
• 负责人: 楊井 伸浩
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19051/
• 关键词: 量子センシング; 光励起三重項; 多孔性金属錯体; 光物性; 量子ビット

渡り鳥であるヨーロッパコマドリは量子コヒーレンス状態を利用して地磁気をセンシングすることで方角を知ることが出来ると考えられている。この室温かつ夾雑な生態環境において機能する自然界の量子センサーに着想を得て、本研究では多様な外部環境を室温付近で検出可能な分子性量子センシング材料の構築を目指している。しかし、これまで量子ビットとして働く有機分子の種類は限られ、量子センシングに用いた例も限られる。そこで本年度の研究では、外部刺激に対して柔軟に構造を変化させることが可能な多孔性金属錯体に室温で初期化が可能な光励起三重項分子を量子ビットとして導入した複合型量子センサーの開発を行った。光励起三重子の中にはアセン化合物に代表されるように高い偏極率を示すものがあり、室温における高感度なセンシングの実現に向けて有利であると考えられる。これまで励起三重項のコヒーレンス時間(T2)は室温においても比較的長いことが知られていたが、それを量子センシングに用いた例はなかった。それはこれまで量子ビットが密な結晶中やガラス中で評価され、外部からセンシングのターゲット分子がアクセスできなかったためである。そこでこの三重項量子ビットを外部環境に対して応答させるため、外部刺激に応答して構造を変化させることが出来る多孔性金属錯体を用いた。柔軟な構造を有する多孔性金属錯体の細孔中に三重項量子ビットを導入した複合型量子センサーの構築を行った。パルス光照射直後の時間分解電子スピン共鳴(ESR)測定により、この複合型量子センサーは多様な有機分子の導入によってコヒーレンス時間が変化し、量子化学センサーとして機能することを見出した。

Watanabe り bird で あ る ヨ ー ロ ッ パ コ マ ド リ は quantum コ ヒ ー レ ン ス state を し use て geomagnetic 気 を セ ン シ ン グ す る こ と で square corner を know る こ と が out る と exam え ら れ て い る. こ の room-temperature か つ clip 雑 な ecological environment に お い て function す る の quantum nature セ ン サ ー think に を て, this study で は others more な を external environment at room temperature to pay nearly で 検 out may な molecular quantum セ ン シ ン グ material の build を refers し て い る. し か し, こ れ ま で quantum ビ ッ ト と し て 働 く types of organic molecules の は limit ら れ, quantum セ ン シ ン グ に with い た example も limit ら れ る. そ こ で の research this year で は, external stimulation に し seaborne て soft を に structure - the さ せ る こ と が may な porous metal misprinted に room-temperature で early change が could hold the triple a molecular を な excitation light quantum ビ ッ ト と し て import し た complex quantum セ ン サ ー の open 発 を line っ た. In the excitation light up three baryon の に は ア セ に ン compounds represent さ れ る よ う を に い partial extremely high rate in す も の が あ り, room temperature に お け る Gao Gan degrees な セ ン シ ン グ の be am に to け て favorable で あ る と exam え ら れ る. こ れ ま で wound up triple item の コ ヒ ー レ ン ス time (T2) は room-temperature に お い て も comparison of long い こ と が know ら れ て い た が, そ れ を quantum セ ン シ ン グ に with い た example は な か っ た. Quantum ビ そ れ は こ れ ま で ッ ト が dense な crystallization や ガ ラ ス で in review 価 さ れ, external か ら セ ン シ ン グ の タ ー ゲ ッ ト molecular が ア ク セ ス で き な か っ た た め で あ る. そ こ で こ の triple a quantum ビ ッ ト を external environment に し seaborne て 応 answer さ せ る た め, external stimulation に 応 answer し を て structure - the さ せ る こ と が out る porous metal misprinted を with い た. Soft な a す を construction る porous metal misprinted の pores in に triple a quantum ビ ッ ト を import し た complex quantum セ ン サ ー の line build を っ た. パ ル ス light straight after の time breakdown electronic ス ピ ン resonance (ESR) に よ り, こ の complex quantum セ ン サ ー は many others な organic molecules の import に よ っ て コ ヒ ー レ ン ス time が - し, quantum chemistry セ ン サ ー と し て function す る こ と を shows し た.

项目成果

励起三重項を用いた光・スピン変換機能

使用激发三重态的光/自旋转换函数

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakamura Itaru;Tashiro Hiroki;Ishida Yasuhiro;Terada Masahiro;楊井伸浩
• 通讯作者: 楊井伸浩

ヨハネスグーテンベルク大学マインツ(ドイツ)

美因茨约翰内斯古腾堡大学（德国）

光励起三重項の機能化学

光激发三重态的功能化学

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakata Satoshi;Matsufuji Takero;Gorecki Jerzy;Kitahata Hiroyuki;Nishimori Hiraku;澤中祐太・山科雅裕・豊田真司;楊井伸浩
• 通讯作者: 楊井伸浩

MOF中における量子機能の探索

MOF 中量子函数的探索

• 发表时间: 2022
• 作者: Uji Masanori;Zahringer Till J. B.;Kerzig Christoph;Yanai Nobuhiro;Nobuhiro Yanai;楊井伸浩;楊井伸浩;楊井伸浩
• 通讯作者: 楊井伸浩

分子性材料ならではの光機能発現を目指して

旨在表现分子材料特有的光学功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 内山渓・酒井聡史・矢藤千菜 ・今井洸児・東田皓介;清水洋平・澤村正也;梅田拓馬・柴田理古・村井利昭・芝原文利;楊井伸浩
• 通讯作者: 楊井伸浩