让开 pentacene：对三联苯掺杂二氮杂五苯作为零场室温微波激射器及腔量子电动力学强耦合介质
量子物理
2022-11-14 v1 材料科学
化学物理
光学
摘要
微波激射器(maser)是激光的微波对应物，有望为医疗 MRI 成像与深空通信提供微波信号的超低噪声放大。现代微波激射器研究因可在室温下工作的增益介质的发现和免除了阻碍其应用的笨重低温设备而重燃。然而，除已知的两种材料——掺杂于对三联苯中的 pentacene 与金刚石中带负电的氮-空位缺陷外，寻找全新室温增益介质的进展甚微。本文展示发现 6,13-二氮杂五苯掺杂于对三联苯中作为一种可在室温且无外磁场下工作的微波激射器增益介质。测得 -10 dBm 的微波激射脉冲功率表明其绝对功率与 pentacene 掺杂对三联苯相当，同时相较 pentacene 前体具有显著优势：更快的放大启动时间、可用 620 nm 更长波长光激发，以及由附加氮基团带来的更高化学稳定性。此外，我们展示该微波激射爆发使 6,13-二氮杂五苯掺杂对三联苯达到腔量子电动力学的强耦合 regime，其合作性高达 182。我们研究了 6,13-二氮杂五苯掺杂对三联苯的光学与微波自旋动力学，以评估其作为微波激射器增益介质的行为，其具有快速系间窜越与更有利的高三重态量子产率。我们的结果为此类新材料未来的发现铺平道路，并指明此类材料是室温腔量子电动力学效应研究的有前景候选者。
引用
@article{arxiv.2211.06176,
title = {Move aside pentacene: Diazapentacene doped para-terphenyl as a zero-field room-temperature maser with strong coupling for cavity quantum electrodynamics},
author = {Wern Ng and Xiaotian Xu and Max Attwood and Hao Wu and Zhu Meng and Xi Chen and Mark Oxborrow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.06176},
year = {2022}
}
备注
Main text 16 page, 11 figures. Supplementary has 7 pages, 4 figures