オールアジンナノリングの合成に成功~超分子材料やエネルギー貯蔵材料などへの応用に期待~

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2025-06-09 理化学研究所,名古屋大学

理化学研究所量子コンピュータ研究センターの中村泰信チームディレクターら国際共同グループは、超伝導量子ビット(qubit)の状態を「高速かつ低誤り」で同時多重読み出しする技術を開発しました。従来の高速化では「パーセル効果」によるエネルギー緩和が問題となっていましたが、本研究では読み出し回路内に「内在型パーセルフィルタ」を実装し、電気および電気磁気結合によるノッチフィルタ特性を組み込むことで、コヒーレンスを保ちながら56ナノ秒という高速読み出しと、誤り率平均0.23%(最低0.09%)を世界最高水準で達成しました。これは量子誤り訂正を実用化する上で重要な進展であり、小型デバイスでの集積化および耐性量子コンピュータの構築に大きく貢献します。

オールアジンナノリングの合成に成功~超分子材料やエネルギー貯蔵材料などへの応用に期待~
本研究で開発したオールアジンナノリング

<関連情報>

フルアジン・カーボンナノリングであるシクロパラジン Cycloparaazine, a full-azine carbon nanoring

Till Drennhaus,Daiki Imoto,Elena S. Horst,Lena Lezius,Hiroki Shudo,Tomoki Kato,Klaus Bergander,Constantin G. Daniliuc,Dirk Leifert,Akiko Yagi,Armido Studer & Kenichiro Itami
Nature Communications  Published:09 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-59934-5

Abstract

Cycloparaphenylenes (CPPs) and related carbon nanorings (CNRs) represent iconic molecular entities in molecular nanocarbon science. While theoretical studies predict that the introduction of nitrogen atoms (N-doping) onto CPP frameworks would add a number of fascinating properties, only a handful of partially N-doped carbon nanorings have been synthesized. We herein report the synthesis of a long-awaited cycloparaazine (CPA), where every para-connected aromatic moiety consists of a N-heterocycle, and two other highly N-doped CNRs. The evaluation of optoelectronic and structural properties coupled with theoretical studies uncovered the impact of both the amount and positioning of N-doping onto the nanorings properties; far less ring strain, red-shifted UV–vis absorption and fluorescence, smaller HOMO–LUMO gaps and both higher reduction and oxidation potentials than pristine CPPs. Ultimately, new potential applications of highly N-doped nanorings were examined in non-covalent supramolecular property engineering with Lewis acids and as energy storage materials.

0403電子応用
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