Descrizione del progetto
Trasformare i difetti del nitruro di boro esagonale in una risorsa
Il nitruro di boro esagonale (hBN) è costituito da uno strato dello spessore di un singolo atomo, analogo a quello del grafene. È denominato «grafene bianco» in virtù della sua disposizione a nido d’ape di atomi, nonché per il fatto di essere anch’esso trasparente. Attualmente, l’applicazione di hBN più attraente riguarda la formazione di eterostrutture di van de Waas (vdW), ossia pile artificiali composte da strati di diversi materiali. Recentemente sono stati compiuti progressi nella creazione di difetti intrinseci nel trasporto di spin di questo materiale. Tali difetti di spin possono essere utilizzati come sensori intrinseci per il rilevamento di deformazioni locali, pressione, temperatura e campi magnetici. Il progetto BoNi-SENS, finanziato dall’UE, intende creare e manipolare in modo deterministico i difetti di spin avvalendosi di impulsi ad alta frequenza, esplorando inoltre il potenziale delle eterostrutture vdW a base di hBN per la fabbricazione di circuiti quantistici integrati idonei per applicazioni pratiche.
Obiettivo
The project idea is to implement a new quantum probe based on hexagonal boron nitride (hBN) containing spin defects to study the properties of artificially stacked two-dimensional (2D) materials and devices. The essential building blocks of such van der Waals (vdW) heterostructures are the quantum defects in hBN recently discovered by the PI and his team. These intrinsic lattice defects - negatively charged boron vacancies VB - can be optically spin-polarized and coherently manipulated, allowing the read-out of quantum information during the coherence time. Our experimental approach is based on coherent manipulation of the spin state using high-frequency pulse protocols, followed by optical readout to explore the adjacent environment, in particular by studying the local lattice strains, pressure, temperature and magnetic fields. The unique feature of hBN is its non-disturbing chemical and crystallographic compatibility with other vdW materials, which gains a new fundamental functionality with the embedded spin centres and allows sensing in heterostructures serving as a boundary itself. Optical readout will be extended by electrical control of spin and charge states, which is an unexplored area and a major step forward in the development of quantum applications of vdW heterostructures. We focus on i) the enhancement of VB emission and spin resonance contrast by coupling with plasmonic resonators to identify single defects never seen before, ii) the identification of the sources of spin decoherence of these defects, in particular the interaction with other electronic defects and hyperfine-coupled nuclear bath, and their bypassing, and iii) the exploration of semiconducting and magnetic heterostructures and electronic devices based on them. The project aims to establish 2D heterostructures as a flexible platform for new quantum applications based on the optical and electrical control of coherent states and mapping fluctuating external fields on the nanoscale.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-ADG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
97070 Wuerzburg
Germania