Visualisation quantique concepteur précise des coraux quantiques macrocycle stables


quantiques-macrocycle-stables.jpg" alt="Visualisierung von Designer-Quantenzuständen in stabilen Makrocyclen-Quantenkorralen" title="Abbildung zeigt die Synthese von organischen Quantenkorralen auf der Oberfläche und die Quantenresonanzzustände innerhalb dieser Korralen. (a) Schematische Darstellung des Syntheseweges von der Vorstufe (links) zum 12-Einheiten-Makrocyclus (rechts) mit einem vorgeschlagenen Intermediat (Vorstufe 1′) mit eingebettetem Pentagonalring (Mitte). (b) Rastertunnelmikroskopie(STM)-Bild eines 12-Einheiten-Makrocyclus (12-OQC). (c) Entsprechendes bindungsaufgelöstes STM-Bild (BR-STM) von 12-OQC, überlagert mit einer Konstantstrom-dI/dV-Karte der Quantenresonanzzustände. (d) und (e) BR-STM-Bild einer symmetrischen ovalen Cassini-OQC, überlagert mit Konstantstrom-dI/dV-Karten von (d) künstlichen molekularen Bindungen bzw. (e) antibindenden Zuständen. Quelle: Communication Nature« largeur = » 624 « hauteur = » 431 « />

La montre la synthèse des corrals quantiques organiques à la surface et les états de résonance quantique au sein de ces corrals. (a) Représentation schématique de la synthétique du précurseur (à gauche) au macrocycle à 12 unités (à droite) avec un intermédiaire proposé (précurseur 1 ) avec un anneau pentagonal intégré (au centre). (b) de microscopie à effet tunnel (STM) d’un macrocycle de 12 unités (12-OQC). (c) Image STM à résolution de liaison correspondante (BR-STM) de 12-OQC, recouverte d’une carte dI / dV à courant constant des états de résonance quantique. (d) et (e) image BR-STM d’un OQC Cassini ovale symétrique recouvert de cartes dI / dV à courant constant de (d) liaisons moléculaires artificielles et (e) états anti-liants, respectivement. Crédit: Communication nature

Des scientifiques de l’Université nationale de Singapour ont développé un protocole de synthèse de surface pour construire des coraux quantiques organiques (OQC) atomiquement précis et stables qui induisent un certain nombre de nouveaux états de résonance quantique.

La création d’architectures quantiques atomiquement précises avec une fidélité numérique élevée et les états quantiques souhaités est un objectif important dans une nouvelle ère de la technologie quantique. La intrinsèque offerte par ces nanostructures quantiques à précision atomique en fait également d’excellents candidats pour explorer la science quantique exotique (z). La future mise en œuvre technologique de ces matériaux quantiques doit répondre aux critères clés suivants : haute fidélité numérique, robustesse chimique des architectures quantiques artificielles et évolutivité dans la fabrication de nanostructures quantiques. Malheureusement, les approches et développements actuels, tels que la manipulation atome par atome ou molécule par molécule ou l’assemblage moléculaire via des interactions intermoléculaires non covalentes, ne peuvent pas répondre à toutes ces exigences critiques.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jiong Lu du département de chimie de l’Université nationale de Singapour (NUS) a développé un protocole de synthèse près de la surface (figure a) pour la construction de coraux quantiques organiques (OQC) atomiquement précis et liés de manière covalente. avec des dimensions comparables à la longueur d’onde des électrons de surface (figure b) pour répondre aux exigences des matériaux quantiques. Les coraux quantiques sont des structures nanométriques bidimensionnelles qui sont formées en positionnant des atomes ou des molécules individuels dans certains arrangements qui forment des structures fermées. Le protocole permet l’ingénierie précise des états quantiques dans les OQC avec des conceptions spécifiques qui peuvent être utilisées pour contrôler les propriétés des électrons de surface.

Les précurseurs moléculaires spécialement conçus par le professeur Chunyan Chi, également du département de chimie, NUS, garantissent que la synthèse en surface conduit à diverses OQC avec les géométries et les grandes dimensions souhaitées. L’équipe de recherche a également utilisé la microscopie à effet tunnel (STM) de pointe pour visualiser directement un certain nombre de nouveaux états de résonance quantique résultant de l’interférence collective d’ondes électroniques diffusées dans les nanocavités des OQC, confirmées par des études théoriques menées par Le professeur Aleksandr Rodin du Yale-NUS College.

L’équipe a démontré le potentiel de créer des états de résonance quantique dans des OQC ouverts, ce qui est obtenu en manipulant la structure organique avec la pointe STM. Cette technologie ouvre des possibilités pour développer des états de résonance quantique souhaités dans des OQC chimiquement robustes pour des applications quantiques spécifiques.

Le professeur Lu a déclaré : « Nos travaux ouvrent une nouvelle voie pour la production d’OQC robustes de grand format avec des géométries bien définies pour l’exploration d’états quantiques de concepteur et leur couplage électronique dans de nouvelles architectures quantiques. OQCs atomiquement précis et liés de manière covalente synthétisés dans Ce travail est technologiquement tentant car il offre à la fois une stabilité chimique élevée et une fidélité numérique, qui sont nécessaires au fonctionnement des dispositifs quantiques sur la puce.


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Plus d’information:
Xinnan Peng et al., Visualization of Designer Quantum States in Stable Macrocycle Quantum Corals, Communication nature (2021). DOI : 10.1038 / s41467-021-26198-8

Fourni par l’Université nationale de Singapour

Citation: Visualisation of designer quantum states in stable macrocycle quantum corals (2021, 28 octobre), consulté le 28 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-visualising-quantum-states-stable-macrocycle.html

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