Процедуру для создания на поверхности атомарно точных и стабильных органических «квантовых кораллов» (OQCs) разработали ученые Национального университета Сингапура, 8 октября сообщает журнал Nature Communications.

Создание атомарно точных квантовых архитектур с требуемыми квантовыми состояниями представляет собой важную задачу при реализации квантовых технологий. Внутренняя точность, обеспечиваемая этими атомарно точными квантовыми наноструктурами, также делает их отличными образцами при изучении квантового удержания, квантового миража и эффектов квантовой голографии, а также для потенциальных применений в квантовых технологиях (например, квантовая обработка информации).

Будущая технологическая реализация этих квантовых материалов должна соответствовать следующим ключевым критериям: высокая цифровая точность, химическая устойчивость искусственных квантовых архитектур и масштабируемость при изготовлении квантовых наноструктур. К сожалению, современные подходы и разработки, такие как манипулирование атомами методом атом за атомом или молекула за молекулой или молекулярная сборка с помощью нековалентных межмолекулярных взаимодействий, не могут удовлетворить всем этим критическим требованиям.

Исследовательская группа, разработала протокол для синтеза таких структур на поверхности, что позволяет создавать атомарно точные и ковалентно связанные органические квантовые кораллы (OQCs) с размерами, сопоставимыми с длиной волны поверхностных электронов.

Квантовые кораллы представляют собой двумерные наноразмерные структуры, которые формируются путем расположения отдельных атомов или молекул в определенные замкнутые структуры. Протокол позволяет точно определять квантовые состояния в OQCs различных конструкций, которые могут использоваться для управления свойствами поверхностных электронов.

«Наша работа открывает новые возможности для изготовления надежных крупногабаритных OQCs с четко определенной геометрией. С помощью них можно проводить исследования сконструированных квантовых состояний и электронных связей в новых квантовых архитектурах. Атомарно точные и ковалентно связанные OQCs, синтезированные в этой работе, технологически привлекательны, поскольку они обеспечивают как высокую химическую стабильность, так и цифровую точность, необходимую для работы квантового устройства на кристалле», — сказал профессор Лу.

Исследовательская группа также использовала современную сканирующую туннельную микроскопию (STM) для прямой визуализации ряда новых квантовых резонансных состояний, возникающих в результате коллективной интерференции рассеянных электронных волн внутри нанополостей OQCs.