| 研究課題/領域番号 |
20K21174
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
小堀 康博 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| キーワード | 四電子系量子もつれ / 量子テレポーテーション / 励起子分裂 / 時間分解電子スピン共鳴 / 電子スピン分極 / 多重励起子 / コヒーレンス / デコヒーレンス |
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| 研究実績の概要 |
将来の超高効率光エネルギー変換系のデバイス応用に期待が高まっている一重項励起子分裂(Singlet Fission: SF)を、量子コンピュータにおける光入力による四量子ビットの基本構成単位として活用するための基礎研究を行う。時間分解電子スピン共鳴法をSF材料による固体薄膜、単結晶および連結系分子に適用し、励起子分裂(S1 + S0→T1 + T1)で生成する解離多重励起子のスピン量子状態遷移による量子もつれを具体的に特徴づけるため、固体薄膜系において時間分解電子スピン共鳴計測を行い、SF後の一重項励起子対解離で生成する電子スピン分極に対する温度効果を観測した。これによって得られた電子スピン分極の変化が見られたが、これは当研究グループで独自に表したスピン量子もつれを基軸とするスピン相関三重項対モデルを実証するものであった。さらにペンタセン連結ダイマーやテトラセン連結ダイマーについて、時間分解電子スピン共鳴計測をおこなうとともに、多重励起子生成直後の分子内振動効果を考慮に入れた電子スピン分極解析を行った。これにより五重項多重励起子の生成に対し有効となる分子内振動モード、立体配置が明らかになった。さらにスピン相関三重項モデルによる解析をすすめ、分子内でT+Tによる完全解離状態での立体構造と電子的相互作用を明らかにすることにも成功した。この完全解離について、五重項励起子の解析で明らかになったねじれ振動運動が活性化因子として役割を果たすことが明確になった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
すでに、四量子ビット系に拡張させた三重項励起子対によって生成する電子スピン分極モデルによる時間分解電子スピン共鳴スペクトルの解析プログラムを完成させている。分子内励起分裂で生成する電子スピン分極モデルを論文に報告している。分子内連結系では、分子内ねじれ振動による五重項状態への変換と運動によるデコヒーレンスによる分極生成、また、これに後続する励起子解離による量子もつれに移動が確認され、各状態の立体構造が示された。よって当初の計画以上の進展がみられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究協力者の羽曾部より提供を受けるペンタセンオリゴマーを用い、時間分解電子スピン共鳴計測による四量子ビット系の量子もつれの転送効果を観測する。さらにこのオリゴマーにおけるT+T解離で生成したスピン相関三重項対において、スピン量子コヒーレンスの時間発展の観測とマイクロ波による制御を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度途中より、学術領域変革(A)の研究課題が採択となり、このための研究計画および当該研究の目的に重要なパルスESR装置を次年度に購入することになった。このための使用に必要な経費を次年度使用額としたものである。
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