Novos caminhos na investigação quântica: candidatos a qubits supramoleculares detectados

Equipa de investigação germano-francesa demonstra que a química supramolecular permite uma comunicação eficiente dos spins através de ligações de hidrogénio

30.01.2025

Uma equipa de investigação germano-francesa, com a participação de Friburgo, demonstra que a química supramolecular permite uma comunicação eficiente dos spins através de ligações de hidrogénio.

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Os Qubits são os blocos de construção básicos do processamento de informação na tecnologia quântica. Uma questão importante de investigação é saber de que material serão feitos mais tarde nas aplicações técnicas. Os qubits de spin moleculares são considerados como candidatos promissores para a spintrónica molecular, especialmente para a tecnologia de sensores quânticos. Os materiais aqui investigados podem ser excitados pela luz, criando um segundo centro de spin e, subsequentemente, um estado de quarteto induzido pela luz. Até agora, a investigação tem-se baseado no pressuposto de que a interação entre dois centros de spin só pode ser suficientemente forte para uma formação bem sucedida do quarteto se os centros estiverem ligados covalentemente. Devido ao elevado custo da produção sintética de redes covalentemente ligadas de tais sistemas, a sua utilização em desenvolvimentos relacionados com aplicações no domínio da tecnologia quântica é severamente limitada.

Investigadores do Instituto de Físico-Química da Universidade de Friburgo e do Instituto Charles Sadron da Universidade de Estrasburgo demonstraram agora, pela primeira vez, que as ligações não covalentes podem permitir uma comunicação eficiente dos spins. Para o efeito, os cientistas utilizaram um sistema modelo constituído por um cromóforo de perilenodiimida e um radical nitróxido, que se organizam em unidades funcionais em solução através de ligações de hidrogénio. A vantagem decisiva: a formação de uma rede ordenada de qubits de spin pode agora ser conseguida através de abordagens supramoleculares, o que permite testar novas combinações de moléculas e aumentar o sistema sem grande esforço sintético.

"Os resultados ilustram o enorme potencial da química supramolecular para o desenvolvimento de novos materiais na investigação quântica", afirma a Dra. Sabine Richert, investigadora do Instituto de Química Física da Universidade de Friburgo, onde dirige um grupo de investigação júnior Emmy Noether. "Oferece formas inovadoras de investigar, aumentar a escala e otimizar estes sistemas. Os resultados são, portanto, um passo importante para o desenvolvimento de novos componentes para a spintrónica molecular".

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Publicação original

Ivan V. Khariushin, Philipp Thielert, Elisa Zöllner, Maximilian Mayländer, Theresia Quintes, Sabine Richert, Andreas Vargas Jentzsch; "Supramolecular dyads as photogenerated qubit candidates"; Nature Chemistry, 2025-1-27

https://www.chemeurope.com/pt/noticias/1185438/novos-caminhos-na-investigaco-quantica-candidatos-a-qubits-supramoleculares-detectados.html