Description du projet DEENESFRITPL Des circuits supraconducteurs pourraient accroître la sensibilité de la résonance paramagnétique électronique La résonance paramagnétique électronique (RPE) est une méthode puissante pour étudier les matériaux qui possèdent des électrons non appariés. Cette méthode identifie et caractérise les espèces paramagnétiques, généralement en mesurant l’émission ou l’absorption de micro-ondes par leurs spins électroniques. Comme les spins sont faiblement couplés aux micro-ondes, la méthode ne peut être utilisée que pour des échantillons suffisamment grands et concentrés. Le projet INDIGO, financé par l’UE, empruntera des techniques aux circuits supraconducteurs pour augmenter considérablement la sensibilité de détection de la RPE, ce qui permettra d’obtenir des images de nouveaux types d’échantillons de taille microscopique. INDIGO sera très prometteur pour la biologie, la chimie et la physique de la matière condensée, car il permettra par exemple de détecter des signaux RPE dans des cellules uniques, des cristaux de microprotéines ou des semi-conducteurs organiques. Afficher les objectifs du projet Masquer les objectifs du projet Objectif Electron paramagnetic resonance (EPR) is a powerful spectroscopy method which allows to identify paramagnetic species and quantify their interactions with their environment. Because of the weak spin-microwave coupling, conventional EPR spectroscopy has a low sensitivity which limits its use to samples of macroscopic size. Recent experiments demonstrated that superconducting quantum circuits have the potential to drastically enhance the spin detection sensitivity down to the detection of ~10 spins within 5 fL. However, these demonstrations have so far been done using well-known model spin systems and in restrictive conditions: very narrow spin and detector linewidths, extremely low microwave losses, and low static magnetic fields. They are thus incompatible with modus operandi that are typical in EPR spectroscopy: probing aqueous or non-crystalline samples, applying strong magnetic fields, or studying species with short coherence lifetimes or spin-spin interactions which require large excitation bandwidth. The restrictive conditions of these proof-of-concepts are however not a prerequisite for achieving high-sensitivity EPR detection. Using recent advances made in the fabrication process and in the design of quantum circuits, I propose to lift these restrictions and build a quantum-circuit based EPR spectrometer able to probe a large scope of spin species and to detect, characterize and image EPR signals in micron-sized samples. We will meet this goal by 1) developing a resilient high-sensitivity spectrometer able to probe spins with short coherence times and characterize spin-spin interactions; 2) implementing imaging techniques with sub-micron resolution; and 3) benchmarking our spectrometer for typical volume-limited applications. Our EPR spectrometer will open interesting research paths in biology chemistry or condensed matter, for instance by allowing to detect EPR signals in single cells, micro-protein crystals or from organic semiconductors. Champ scientifique sciences naturellessciences physiquesélectromagnétisme et électroniquesuperconducteursciences naturellessciences physiquesoptiquespectroscopie Mots‑clés Electron spin resonance. High-sensitivity detection and imaging. Quantum circuits technologies. Application to biology and chemistry Programme(s) HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme Thème(s) ERC-2021-STG - ERC STARTING GRANTS Appel à propositions ERC-2021-STG Voir d’autres projets de cet appel Régime de financement HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants Coordinateur CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS Contribution nette de l'UE € 1 992 500,00 Adresse Rue michel ange 3 75794 Paris France Voir sur la carte Région Ile-de-France Ile-de-France Paris Type d’activité Research Organisations Liens Contacter l’organisation Opens in new window Site web Opens in new window Participation aux programmes de R&I de l'UE Opens in new window Réseau de collaboration HORIZON Opens in new window Autres sources de financement € 0,00
