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

Description du projet

Interactions magnétiques accordables dans les structures covalentes-organiques soutenues par une surface

Les cadres covalents-organiques (COF) apparaissent comme des plates-formes polyvalentes pour l’ingénierie de nouvelles phases quantiques de la matière, y compris des états magnétiques exotiques utiles pour les futures technologies de l’information. Leur architecture modulaire, tolérante aux défauts, permet la construction ascendante de réseaux d’une précision atomique - idéale pour étudier le magnétisme frustré, où des interactions concurrentes donnent lieu à des états complexes et enchevêtrés tels que les liquides de spin quantiques. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MAGNETUNE vise à développer un COF unique soutenu par une surface et doté d’un réseau conçu ad hoc pour affiner les interactions magnétiques. Cette contrôlabilité ouvrira de nouvelles voies pour manipuler les états quantiques sur les surfaces, ouvrant ainsi des perspectives pour l’informatique quantique topologique, les dispositifs spintroniques économes en énergie et les plateformes moléculaires robustes pour le traitement de l’information quantique.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI FIRENZE
Contribution nette de l'UE
€ 193 643,28
Coût total
Aucune donnée