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Tuning Magnetic Interactions in Covalent-Organic Surface Lattices for Quantum Technologies

Projektbeschreibung

Abstimmbare magnetische Wechselwirkungen in oberflächengestützten kovalent-organischen Gerüsten

Kovalent-organische Gerüste dienen immer mehr als vielseitige Plattformen für die Entwicklung neuartiger Quantenphasen der Materie. Dazu gehören exotische magnetische Zustände, die für künftige Informationstechnologien von Bedeutung sind. Ihre modulare, fehlertolerante Architektur ermöglicht den Bottom-up-Aufbau atomar präziser Netzwerke – ideal für die Untersuchung von frustriertem Magnetismus, wo konkurrierende Wechselwirkungen zu komplexen, verschränkten Zuständen wie Quantenspinflüssigkeiten führen. Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme unterstützte Projekt MAGNETUNE zielt auf die Entwicklung eines einzigartigen kovalent-organischen Gerüsts mit einem ad hoc entworfenen Gitter zur Feinabstimmung der magnetischen Wechselwirkungen ab. Diese Steuerungsmöglichkeit eröffnet neue Wege zur Manipulation von Quantenzuständen auf Oberflächen sowie Perspektiven für topologische Quantencomputer, energieeffiziente spintronische Geräte und robuste molekulare Plattformen für die Quanteninformationsverarbeitung.

Ziel

Self-assembled covalent-organic frameworks (COFs) are a cutting-edge approach for exploring novel magnetic properties due to their well-defined, two-dimensional structures and customizable chemical environments. Their unique geometry supports the study of frustrated magnetism, where competing interactions hinder the system from minimizing all forces simultaneously, leading to intriguing quantum spin liquid (QSL) phases. These phases are promising for quantum computing due to their potential for robust qubits and fault-tolerant computation. Unlike bulk materials or multilayer structures, which often face challenges such as uncontrollable defects that can quench quantum properties, COFs on surfaces offer an ideal platform. They provide precise control over lattice symmetry and magnetic interactions while avoiding synthesis complexities and defects. This proposal aims to advance research by developing a novel COF with a frustrated Kagomé-honeycomb (KH) lattice. The originality of this approach lies in combining surface-supported COF synthesis with innovative methods for tuning frustrated magnetism. Specifically, an organic radical linker covalently bonded with inorganic molecular magnets allows for precise tuning of exchange interactions. This is achieved by controlling the spatial overlap between the radical and metal centers through fine-tuning the noble metal substrate’s work function via chemical passivation, enabling reversible switching between different charge states of the radical linker. By creating a model system for controlling magnetic interactions, this approach enhances our ability to manipulate frustrated magnetic ground states on surfaces. It opens new avenues for understanding magnetism and chemistry, with potential applications in topological quantum computing, data storage, and spintronic devices.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI FIRENZE
Netto-EU-Beitrag
€ 193 643,28
Adresse
Piazza San Marco 4
50121 Florence
Italien
Region
Centro (IT) Toscana Firenze
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten