분자는 양자 정보 과학을 위한 다양한 플랫폼을 제시하며 감지 및 계산 응용 분야의 후보입니다. 견고한 스핀-광학 인터페이스는 재료의 양자 자원을 활용하는 데 핵심입니다. 현재까지 탄소 기반 후보 물질은 비발광성이어서 방출을 통한 광학적 판독을 방지합니다.

이 연구에서는 스핀 다중도 S>1인 excited state의 효율적인 발광과 near-unity generation yield를 모두 보여주는 유기 분자를 보고합니다. 이는 공유 결합된 tris(2,4,6-trichlorophenyl) methyl-carbazole 라디칼과 anthracene에서 방출 이중선과 삼중선 수준 사이의 에너지 공명을 설계함으로써 달성되었습니다. 우리는 이중선 photoexcitation가 몇 피코초 내에 연결된 acene에 delocalized되고 이후 1.8eV 근처의 혼합 라디칼-삼중항 특성의 순수한 고회전 상태 (모노라디칼의 경우 4중선, 바이라디칼의 경우 5중선)로 진화했음을 관찰했습니다. 이러한 높은 스핀 상태는 295K에서도 마이크로파를 사용하여 일관되게 처리할 수 있으며, 방출 상태로 교차하는 리버스 인터시스템을 통해 광학 판독이 가능합니다. 더욱이, 바이라디칼의 경우, 바닥상태로 돌아갈 때 이전에 상관되지 않은 라디칼이 anthracene의 양쪽에서 강한 스핀 상관관계를 보여줍니다.

우리의 접근 방식은 실온에서 초기화, 스핀 조작, 조명 기반 판독의 높은 효율성을 동시에 지원합니다. 발광과 높은 스핀 상태의 통합은 새로운 양자 기술을 위한 유기 재료 플랫폼을 만듭니다.