Control of the Quantum State of Molecular Magnets with graphene Field-Effect Transistors
Project goals
Achieving the control of the magnetization of single-molecule magnets (SMMs) is a long-standing goal that would enable the realization of high-density data storage and quantum computing. We propose the investigation of the control and read-out of the magnetic moment of SMMs using graphene devices such as field-effect transistors, and quantum dots. Electronic transport measurements of thin-films of SMMs deposited on the devices will reveal the main properties of their interaction, indicating how it can be employed to manipulate the SMMs quantum state. We will explore different aspects of the rich physical phenomena present in the hybrid SMMs/graphene systems, in particular, how the gate voltage through the devices modifies the SMMs' magnetic moment, how spin transport in graphene is affected by adjacent SMMs, and how the SMM magnetization can be detected by the conductivity in the quantum dot. Additionally, minute changes in SMM magnetization will be detected by advanced electron paramagnetic spectroscopy methods employing Fabry-Pérot resonators and graphene quantum dots.
Keywords
coordination compounds2D materialshybrid devicesthin-filmsmolecular magnetismelectron spin resonancespintronics
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202500001
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Středoevropský technologický institut
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
25-18408S
Alternative language
Project name in Czech
Řízení kvantového stavu molekulárních magnetů pomocí grafenových tranzistorů ovládaných elektrickým polem
Annotation in Czech
Dosažení kontroly magnetizace jednomolekulových magnetů (JMM) je dlouhodobým cílem, který by umožnil realizovat ukládání dat s vysokou hustotou a kvantové výpočty. Navrhujeme výzkum řízení a čtení magnetického momentu JMM pomocí grafenových zařízení, jako jsou unipolární tranzistory a kvantové tečky. Elektronická transportní měření tenkých vrstev JMM uložených na plánovaných zařízeních odhalí hlavní vlastnosti jejich interakce, což naznačí, jak ji lze použít k manipulaci s kvantovým stavem JMM. Prozkoumáme různé aspekty bohatých fyzikálních jevů přítomných v hybridních JMM/grafenových systémech, zejména jak hradlové napětí přes zařízení modifikuje magnetický moment JMM, jak je spinový transport v grafenu ovlivněn sousedními JMM a jak magnetizaci JMM lze detekovat pomocí vodivosti v kvantové tečce. Navíc drobné změny v magnetizaci JMM budou detekovány pokročilými metodami elektronové paramagnetické spektroskopie využívající Fabry-Pérotovy rezonátory a grafenové kvantové tečky.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
—
OECD FORD - another secondary branch
—
BE - Theoretical physics
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2025
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
Z - Beginning multi-year project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 5, 2025
Finance
Total approved costs
10,257 thou. CZK
Public financial support
8,946 thou. CZK
Other public sources
1,311 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 257 CZK thou.
Public support
8 946 CZK thou.
87%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2025 - 31. 12. 2027