Opis projektu DEENESFRITPL Obwody nadprzewodzące mogą zwiększyć czułość elektronowego rezonansu paramagnetycznego Elektronowy rezonans paramagnetyczny (ang. electron paramagnetic resonance, EPR) jest użyteczną metodą badania materiałów o niesparowanych elektronach. Metoda ta umożliwia identyfikację i charakteryzację gatunków paramagnetycznych, zwykle poprzez pomiar emisji lub absorpcji mikrofal przez spiny ich elektronów. Ponieważ spiny są słabo sprzężone z mikrofalami, metodę tę można stosować tylko na odpowiednio dużych i skoncentrowanych próbkach. Zespół finansowanego ze środków UE projektu INDIGO zapożyczy techniki wykorzystywane przy obwodach nadprzewodzących w celu znacznego zwiększenia czułości wykrywania EPR, co pozwoli na obrazowanie nowych rodzajów próbek o mikroskopijnych rozmiarach. Projekt INDIGO będzie miał duże znaczenie dla takich dziedzin jak biologia, chemia i fizyka materii skondensowanej, umożliwiając na przykład wykrywanie sygnałów EPR w pojedynczych komórkach, kryształach mikroproteinowych lub z półprzewodników organicznych. Pokaż cel projektu Ukryj cel projektu Cel 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. Dziedzina nauki nauki przyrodniczenauki fizyczneelektromagnetyzm i elektronikanadprzewodniknauki przyrodniczenauki fizyczneoptykaspektroskopia Słowa kluczowe Electron spin resonance. High-sensitivity detection and imaging. Quantum circuits technologies. Application to biology and chemistry Program(-y) HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme Temat(-y) ERC-2021-STG - ERC STARTING GRANTS Zaproszenie do składania wniosków ERC-2021-STG Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszenia System finansowania HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants Koordynator CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS Wkład UE netto € 1 992 500,00 Adres Rue michel ange 3 75794 Paris Francja Zobacz na mapie Region Ile-de-France Ile-de-France Paris Rodzaj działalności Research Organisations Linki Kontakt z organizacją Opens in new window Strona internetowa Opens in new window Uczestnictwo w unijnych programach w zakresie badań i innowacji Opens in new window sieć współpracy HORIZON Opens in new window Środki z innych źródeł € 0,00
