| Project/Area Number |
22K19051
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 量子センシング / 量子ビット / 光励起状態 / 多孔性金属錯体 / 光励起三重項 / 光物性 |
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| Outline of Research at the Start |
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、多様な外部環境を室温付近でセンシング可能な分子性材料の構築を目指す。量子ビットとしては室温においても光で初期化可能な励起三重項を利用する。この分子性量子ビットを外部環境に対して応答させるため、ナノ細孔を有する多孔性金属錯体を用いる。分子性量子ビットを集積化した多孔性金属錯体の外部環境への応答性を調べることで、室温で駆動する量子センサーの構築に向けた設計指針を得ることを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The European robin, a migratory bird, is thought to be able to sense the geomagnetic field by using a quantum coherence state. Inspired by the quantum sensors in nature that function at room temperature and in a heterogeneous environment, we aim to construct molecular materials that can sense a variety of external environments at around room temperature, and have succeeded in constructing porous metal-organic frameworks (MOFs) with a dense accumulation of molecular qubits. Various molecular qubits - doublets, triplets and quintuplets - were generated in MOFs, and their quantum coherence was observed, and furthermore, their coherence time was found to respond to molecular adsorption, providing important insights into the realization of chemical quantum sensing.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
第二次量子革命が起こる中、多様な量子技術の開発が行われている。中でも本研究では量子特有の性質を用いたセンシング技術の開発に取り組んだ。ナノレベルの細孔を有する多孔性金属錯体中に分子性の量子ビットを組み込むことで、室温においてもセンシングに活用できるほど長い量子コヒーレンス時間を維持し、細孔中に取り込んだ小分子への応答を達成し、今後の高感度な量子センサーの実現に向け重要な知見が得られた。
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