研究概述
光生自由基对的单线态和三线态自旋态之间的相互转换是一个量子相干过程，可以利用磁场效应来调控重组产物。
这种调控对于光电子学、量子传感、量子生物学和自旋化学等不同领域至关重要，但其效果在纯分子体系中通常较弱。
2025年1月6日，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰研究员团队在国际顶级期刊Nature Materials发表题为《Coherent manipulation of photochemical spin-triplet formation in quantum dot-molecule hybrids》的研究论文。
在这里，作者制备了由半导体量子点和有机分子构成的杂化自由基对。
在巨大g因子的作用下，研究团队直接观测到了自由基对量子态间的相干拍频。
量子点的量子限制效应增强了自由基对之间的交换耦合，进一步加速了量子拍频。
通过快速的量子拍频，在室温下即可实现对自由基对三线态复合动力学的相干调控，产率高达400%。
图文解读
图1：CdSe(S) QD-AZ杂化体系的光谱表征与动力学过程
图2：强MFE对瞬态动力学和三线态产率的影响
图3：磁场调控的稳态光化学反应
总结展望
综上，研究团队构建了量子点（QD）-茜素（AZ）分子杂化体系，并基于磁场调制的飞秒瞬态吸收光谱及量子动力学理论模拟，系统揭示了杂化自由基对三线态复合动力学的相干行为。
该工作清晰阐明了量子点-杂化自由基对在光化学反应中的“量子优势”，通过调节量子点尺寸和组分就能轻易调控的磁场效应，实现了光化学三线态过程的高效磁场调控，为自旋化学提供了新的研究方向。
此外，量子点-分子杂化自由基对可能成为将分子量子科学与固态量子平台相结合的重要平台，为新型量子处理和传感技术的发展提供支持。研究结果不仅在基础科学研究中具有重要意义，也为未来量子技术在化学和生物学中的应用提供了新的思路。
文献信息
Liu, M., Zhu, J., Zhao, G. et al. Coherent manipulation of photochemical spin-triplet formation in quantum dot-molecule hybrids. Nat. Mater. (2025). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02061-1.
