利用分子半导体中光生电荷转移三重态的电场量子感测
量子物理
2025-10-22 v2 强关联电子
摘要
分子自旋系统作为量子感测平台备受推崇，因其可通过化学调控哈密顿量，从而实现定制化的相干性特性与对外部场的相互作用。然而，电场感测仍具有挑战性，原因在于通常存在较弱的自旋-电场耦合（SEC）和有限的方向灵敏度。使用具有强原子自旋轨道耦合（SOC）的重原子往往会牺牲自旋相干时间。本文演示了利用分子半导体AcrSA（10-苯基-10H,10' H-螺[吲哚-9,9'-花生]-10'-酮）中光生电荷转移（CT）自旋三重态进行协同电场感测。通过在Hahn回声序列中嵌入电场脉冲，我们对自旋三重态进行相干操控，从而提取其SEC的幅值和方向依赖性。测量的SEC强度约为0.51 Hz/(V/m)，与报道的强原子SOC系统相当，说明重原子并非电场灵敏度的必需条件。我们的发现将有机CT三重态定位为功能上化学可调且具有方向灵敏度的E场量子传感器，其工作机制不依赖于由原子SOC介导的机制。
引用
@article{arxiv.2506.19640,
title = {Electric-field Quantum Sensing Exploiting a Photogenerated Charge-transfer Triplet State in a Molecular Semiconductor},
author = {Niccolò Fontana and Mikhail V. Vaganov and Gabriel Moise and William K. Myers and Kun Peng and Arzhang Ardavan and Junjie Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.19640},
year = {2025}
}