Personal investigador del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares de la USC (CiQUS), en colaboración con el grupo de Microscopía de Detección Cuántica de CIC nanoGUNE, ha publicado en la revista Nature los resultados de un estudio que revela cómo la paridad de una cadena cuántica, es decir, si contiene un número par o impar de unidades, puede cambiar su interacción con un superconductor. Las cadenas con un número impar interactúan magnéticamente, mientras que las pares no lo hacen.
Las cadenas están formadas por triangulenos, fragmentos triangulares de grafeno con espín (S=1). Cuando se enlazan, sus espines forman una fase de Haldane, que desarrolla en sus extremos estados fraccionarios con espín (S=1/2). El estudio se centró en qué ocurre cuando estos estados fraccionarios entran en contacto con un superconductor.
Para superar el reto experimental de fabricar estas nanoestructuras sobre superficies superconductoras, los investigadores desarrollaron una plataforma combinando una película de oro (25-30 capas atómicas) sobre niobio. Esta estructura adquiere superconductividad por la proximidad al niobio, conservando el entorno químico del oro y las propiedades electrónicas del superconductor.
Las mediciones mediante microscopía y espectroscopia de efecto túnel confirmaron el efecto de paridad: las cadenas impares mostraron una interacción magnética con el superconductor, mientras que las pares no la presentaron, evidenciando el papel determinante del número de unidades.
Diego Peña, profesor de investigación Oportunius y líder del equipo del CiQUS, señaló que "este trabajo es un ejemplo de cómo la investigación que desarrollamos en el CiQUS contribuye al avance de las tecnologías cuánticas, combinando el diseño molecular, la síntesis química y la física de superficies para el estudio de propiedades cuánticas emergentes".
Nacho Pascual, profesor Ikerbasque en nanoGUNE, añadió que "las moléculas magnéticas son candidatas a servir como bits cuánticos, y un superconductor ofrece un entorno donde leerlos y protegerlos del ruido". Explicó que los resultados muestran un método para "encender o apagar la interacción de las cadenas con el superconductor cambiando su longitud en una sola unidad", estableciendo una plataforma para combinar la construcción de materiales moleculares con precisión atómica y la superconductividad.
El trabajo fue financiado por proyectos como MOLSENSE, CONSPIRA y MolDAM. El CIC nanoGUNE y el CiQUS han recibido acreditaciones como Unidades de Excelencia María de Maeztu y cuentan con apoyo de la Xunta de Galicia y la Unión Europea.
