电荷转移态实现了发光自由基-发色团二元体系中共轭四重态量子比特的自旋选择性形成

《Journal of the American Chemical Society》：Charge-Transfer States Enable Spin-Selective Formation of Quartet State Qudits in Luminescent Radical-Chromophore Dyads

量子自旋四重态纯化机制研究：TTM-NDI共价二聚体中电子转移主导过程

　　

发光的三(2,4,6-三氯苯基)甲基（TTM）自由基是一种有前景的双重态发射体，已被用于在分子电子自旋量子比特中生成自旋光学接口。特别是，共价TTM-发色团二聚体的光激发可以产生四重态自旋态，这些四重态自旋态可以通过光致发光来检测。然而，四重态自旋的初始化机制受到自由基与发色团之间竞争性的电荷转移（CT）和能量转移（EnT）途径的复杂影响。在这里，我们通过设计TTM与萘-(1,4:5,8)-双羧酰胺（NDI）这种著名的电子受体发色团的共价二聚体，来展示CT中间体的作用。瞬态吸收光谱表明，TTM的光激发会导致^2*TTM向NDI的超快电子转移，这种电子转移在动力学上超过了能量转移过程。电子顺磁共振光谱显示，电荷重组是通过自旋-轨道电荷转移（spin–orbit charge-transfer）过程发生的，生成^3*NDI，随后与²TTM发生自旋混合形成四重态。这一过程使四重态具有独特的自旋极化特性，为纯化量子信息处理的初始波函数提供了基本的设计原则。