Nanographen für Quantentechnologien

• Antragsteller: Dr. Akimitsu Narita
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437130745

Das OPERA-Projekt zielt darauf ab, die Synthese, das Studium und das theoretische Verständnis von nanoskaligen Graphen- (Nanographen-) Materialien mit perfekt definierten Strukturen und bedarfsgesteuerten Eigenschaften zu beherrschen. Die in OPERA entwickelten Nanographenmaterialien werden in einer Reihe von quantenoptischen Experimenten untersucht, um ihr epotenzielle Bedeutung für Quantenbauteile zu bewerten. Zu diesem Zweck versammelt OPERA Partner mit sich ergänzenden Fähigkeiten: chemische Synthese, Theorie / Modellierung, Spektroskopie und Quantenoptik.In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von Nanographen-Materialien mit perfekt definierten Strukturen erzielt. Dieser Ansatz ergänzt die wichtigen Forschungsbemühungen im Zusammenhang mit 2D-Materialien jenseits von Graphen, die darauf abzielen, die durch die halbmetallische Natur von Graphen erzwungene Einschränkung zu überwinden. Solche Forschungsbemühungen beruhen auf der Möglichkeit, graphen-ähnliche Materialien mit einer beträchtlichen Bandlücke zu erhalten sowie gut kontrollierte Einzelquantenobjekte, d. H. Einzelphotonenquellen, zu entwickeln.In diesem Rahmen ist die Möglichkeit, die Struktur von Nanographen durch Bottom-up-Chemie fein abzustimmen und zu kontrollieren, ein wichtiger Vorteil gegenüber den anderen Ansätzen (d. H. Top-down). Dies ist in der Tat ein entscheidender Punkt, wenn man eine zuverlässige Struktur-Eigenschaften-Beziehung aufbauen möchte. Langfristig betrachtet kann die Fähigkeit zur Auswahl und Steuerung der Form von Graphen-Quantenpunkten als Werkzeugkasten für Quantentechnologien verwendet werden. Die Möglichkeit, sie deterministisch zu organisieren und künstliche Quantenpunktmoleküle zu erzeugen, wird dann dazu dienen, Quantenbits und Gatter zu implementieren.Das OPERA-Projekt zielt darauf ab, eine quantenchemische Entwicklungsroute unter Verwendung von Graphenquantenpunkten mit atomar präziser Struktur zu definieren:Definition der benötigten Funktionalitätendas heißt, optische / elektrische / magnetische Eigenschaften, wie beispielsweise optisch adressierbarer Spin↓Design und Synthese der benötigten Graphenquantenpunktstruktur↓Untersuchung und Verwendung des Graphenquantenpunktes für QuantentechnologienIn diesem Zusammenhang sind die Ziele dieses Projekts: i) Synthese neuer Graphenquantenpunkte mit kontrollierten Formen, Kanten (Zick-Zack oder Armchair) und Eigenschaften unter Verwendung des Bottom-Up-Ansatzes; ii) Bewertung ihrer optischen Eigenschaften durch eine Kombination fortgeschrittener experimenteller und theoretischer Studien; iii) Integration von Graphenquantenpunkten in Experimenten der Hohlraumquantenelektrodynamik (CQED).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. David Beljonne; Dr. Stéphane Campidelli; Professor Dr. Jean-Sébastien Lauret; Dr. Christophe Voisin