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據(jù)《自然》雜志16日報(bào)道，英國劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)找到了一種控制有機(jī)半導(dǎo)體中光和量子“自旋”相互作用的方法，即使在室溫下也能發(fā)揮作用，為潛在的量子應(yīng)用開辟了新前景。

幾乎所有量子技術(shù)都涉及自旋。電子運(yùn)動時(shí)通常會形成穩(wěn)定的電子對，一個(gè)電子自旋向上，一個(gè)電子自旋向下。然而，有可能形成帶有未配對電子的分子——自由基。大多數(shù)自由基都是非?；顫姷?，但如果仔細(xì)設(shè)計(jì)分子，它們就可在化學(xué)上穩(wěn)定下來。

此前，研究人員一直在研究有機(jī)半導(dǎo)體中的自由基，以讓其產(chǎn)生光。有機(jī)半導(dǎo)體是目前用于制造先進(jìn)照明和商業(yè)顯示器的材料，它們可能是硅的一種更可持續(xù)的替代品。研究人員此次將有機(jī)半導(dǎo)體中自由基的光學(xué)性質(zhì)和磁性聯(lián)系在一起。

研究人員首先確定電子自旋的行為方式，從而設(shè)計(jì)了一系列新材料。通過使用構(gòu)建塊方法和改變分子不同模塊之間的“橋梁”，他們能控制最終材料的性質(zhì)。這些“橋梁”是由蒽(一種碳?xì)浠衔?制成的。

對于“混搭”分子，研究人員將一個(gè)明亮的發(fā)光自由基連接到一個(gè)蒽分子上。在光子被自由基吸收后，激發(fā)擴(kuò)散到鄰近的蒽上，導(dǎo)致3個(gè)電子開始以同樣的方式旋轉(zhuǎn)。當(dāng)另一個(gè)自由基團(tuán)連接到蒽分子的另一側(cè)時(shí)，它的電子也會耦合，使4個(gè)電子朝同一方向旋轉(zhuǎn)。

在這些材料中，吸收一個(gè)光子就像打開了一個(gè)開關(guān)。研究人員可通過在室溫下可靠地耦合自旋來控制這些量子物體，這為量子技術(shù)領(lǐng)域帶來了更大的靈活性，并找到更多應(yīng)用。

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