【MOF微结构】：金属-有机框架中多激子纠缠的室温量子相干性

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摘要：
神户大学Yasuhiro Kobori &九州大学Nobuhiro Yanai& Kiyoshi Miyata报道的这篇文章中（Sci. Adv.10, eadi3147）介绍了通过单重子分裂可以产生一个交换耦合的五重态三重态对状态⁵TT，这可能导致在室温下使用多个量子比特进行量子计算和量子传感。作者展示了，通过将色素整合到金属有机框架中，可以在室温下实现的单重子分裂衍生的⁵TT的量子相干性，持续时间可达数百纳秒。文章指出，金属有机框架内有序结构中的色素运动被抑制，导致了足够的交换作用的波动，同时也不会引起⁵TT的严重相干性消失。此外，作者还探讨了分子运动对量子拍打的相位和振幅的影响，为基于分子的室温分子量子计算提供了可能性。

研究背景：
1）在量子信息科学中，实现在室温下进行量子计算和量子传感一直是一个挑战。
2）先前的研究主要集中在低温条件下实现⁵TT的量子相干性，而在室温下的实现一直是个问题。
3）作者通过将色素整合到金属有机框架中，成功实现了室温下的⁵TT量子相干性，通过有序结构中的色素运动的抑制，解决了在室温下的量子相干性问题。

实验部分：
1）合成PDBA和Pn-MOF材料
2）进行了 femtosecond 和 nanosecond TAS 实验，观察了三重态和五重态的产生和动力学
3）进行了 CW-TREPR 和脉冲 EPR 测量，研究了五重态的量子相干性
4）进行了 terahertz-TDS 测量，分析了材料的特性

分析测试：
1）TAS 实验结果显示在Pn-MOF中成功实现了三重态和五重态的产生和动力学
1）CW-TREPR 和脉冲 EPR 测量结果展示了在Pn-MOF中实现的五重态的室温下的量子相干性。
1）terahertz-TDS 测量结果揭示了材料的特性，有助于理解量子相干性的起源

总结：
本文成功实现了在金属有机框架中的色素整合下，室温下的五重态三重态的量子相干性
通过抑制色素的运动，作者解决了在室温下的量子相干性问题。未来工作可以进一步研究金属有机框架的结构设计和色素整合方式，以优化量子相干性。

展望：
1）进一步探索金属有机框架中不同结构的影响，优化量子相干性；
2）进一步研究不同组分对量子相干性的影响；作者可以在实验设计和分析中更加详细地考虑不同分子运动的影响，以进一步提高量子相干性的稳定性。

Room-temperature quantum coherence of entangled multiexcitons in a metal-organic framework
文章作者：Akio Yamauchi, Kentaro Tanaka, Masaaki Fuki, Saiya Fujiwara, Nobuo Kimizuka, Tomohiro Ryu, Masaki Saigo, Ken Onda, Ryota Kusumoto, Nami Ueno, Harumi Sato, Yasuhiro Kobori, Kiyoshi Miyata, Nobuhiro Yanai
DOI: 10.1126/sciadv.adi3147
文章链接：https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.adi3147