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Quantum Sensing of Chiral-Induced Spin Selectivity: Elucidating the Relationships between Spin and Chirality in Biology with Diamond Defects

Ziel

Photogenerated spin-correlated radical pairs (SCRPs) are electron spin pairs formed in well-defined spin states. Spin chemistry of SCRPs plays important roles in biology, as famously implicated in the leading hypothesis for avian magnetoreception. At the same time, synthetic molecules supporting SCRPs provide a versatile platform for quantum information applications with synthetic chemical tunability. Recently, significant interest in SCRPs in chiral (non-superimposable mirror image) systems has grown as systems to study mechanisms of chiral-induced spin selectivity (CISS), which describes spin-dependent interactions with chiral molecules like proteins at room temperature. However, the role of CISS in the spin dynamics of SCRP and physiological relevance of CISS in biological systems remain poorly understood and are significant open questions in both quantum science and modern biophysics. Quantum sensing of SCRPs using nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond offers untapped potential to elucidate the complex spin dynamics of these systems and create a long-anticipated breakthrough in identifying the potential biological roles of CISS.

In the proposed work of Q-CISS, novel quantum sensing experiments using single NV centers in nanophotonic diamond waveguides will be used to detect, measure, and manipulate photogenerated SCRPs at the single to few-molecule regime and at room temperature. First, this interdisciplinary approach will systematically build new knowledge by investigating well-defined synthetic achiral and chiral model systems. Second, key experiments are outlined to identify unambiguously the potential roles of CISS in SCRP dynamics in biological proteins hypothesized to be involved in avian magnetoreception. Collectively, Q-CISS will establish a unique approach to investigate combined roles of molecular chirality and spin physics in biological systems, while more broadly advancing room-temperature quantum sensing strategies for the chemical sciences.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.

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Schlüsselbegriffe

Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).

Programm/Programme

Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.

Thema/Themen

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.

Finanzierungsplan

Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITE DE FRIBOURG
Netto-EU-Beitrag

Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.

€ 2 234 070,00
Adresse
AVENUE DE L EUROPE 20
1700 FRIBOURG
Schweiz

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Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Espace Mittelland Fribourg / Freiburg
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten

Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.

€ 2 234 070,00

Begünstigte (1)

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