Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Qubit moléculaire

Porte logique moléculaire & Complexes de Ruthénium

Participants : Jacques BONVOISIN, Olivier GUILLERMET, Roland CORATGER, Xavier BOUJU, Mohamed HLIWA, Christian JOACHIM
Doctorants & Postdocs : Loranne VERNISSE (PhD), Sabrina MUNERY (IE), Christine VIALA (AI)

Dans le groupe Nanoscience, au CEMES, une thématique importante consiste à intégrer une fonction logique dans une seule molécule (C. Joachim, J.K. Gimzewski, A. Aviram, Nature, 2000, 408, J41). Cela devrait permettre d’atteindre la dimension ultime d’une machine à calculer faite de matière. Différents concepts sont actuellement à l’étude pour réaliser un calcul avec une molécule. Parmi ceux-ci, il en existe un qui consiste à partager la molécule en « qubits » afin d’exploiter l’ingénierie quantique développée depuis plusieurs années autour des calculateurs quantiques. Le projet développé ici s’inscrit dans la démarche qui consiste à synthétiser une molécule qui serait susceptible de remplir une fonction logique telle qu’une fonction SWAP (‘inverseur’) ou CNOT (‘ou exclusif’).

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Schéma de principe du processus de permutation
© CEMES-CNRS

Cette porte logique à remise à zéro optique serait constituée de 2 centres métalliques, des atomes de ruthénium au degré d’oxydation III (Ru(III)) qui constitueraient les Entrées-Sorties. Ces deux Ru(III) seraient maintenus en interaction magnétique, au travers des liaisons, via un squelette organique conjugué, avec un métal de transition : un ruthénium dont l’état d’oxydation peut être modifié optiquement de Ru(III) à Ru(II) (et vice versa) en utilisant la bande d’intervalence optique résultant du couplage de cet atome de ruthénium à un second au travers d’un ligand organique conjugué. L’originalité de ce complexe à 4 centres métalliques est de faire en sorte que les sphères de coordination des 2 ruthéniums soient différentes, permettant ainsi un accès optique différencié à chacun de ces atomes, en excitant une bande de transfert de charge locale.

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Schéma chimique de la molécule SWAP
© CEMES-CNRS

Plusieurs étapes vers cette molécule cible ont été franchies. En effet, il est nécessaire d’avancer surement et de caractériser parfaitement chaque étape du processus de synthèse. Les synthons constituant la molécule cible sont maintenant caractérisés. Il s’agit donc de les assembler pour construire des molécules di-, tri- enfin tétra-nucléaires.

Pour en savoir plus...

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J. Phys. Chem. C, 2012, 116 (25), pp 13715–13721
© CEMES-CNRS

"UHV-STM Investigations and Numerical Calculations of a Ruthenium ß-Diketonato Complex with Protected Ethynyl Ligand : [Ru(dbm)2(acac-TIPSA)]" L. Vernisse, S. Munery, N. Ratel-Ramond, Y. Benjalal, O. Guillermet, X. Bouju, R. Coratger & J. Bonvoisin J. Phys. Chem. C 2012 116, 13715-13721

 

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Eur. J. Inorg. Chem., 2011 : 2698–2705.
© CEMES-CNRS

"Synthesis and Characterization of a Series of Ruthenium Tris(β-diketonato) Complexes by an UHV-STM Investigation and Numerical Calculations" S. Munery, N. Ratel-Ramond, Y. Benjalal, L. Vernisse, O. Guillermet, X. Bouju, R. Coratger & J. Bonvoisin Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 2698–2705

 

Références

"Observation and manipulation of tris(dibenzoylmethanato)ruthenium molecules by low temperature scanning tunneling microscopy" L. Vernisse, O. Guillermet, J. Bonvoisin & R. Coratger. Surface Science 2014, 619, 98-104 lien

"UHV-STM Investigations and Numerical Calculations of a Ruthenium ß-Diketonato Complex with Protected Ethynyl Ligand : [Ru(dbm)2(acac-TIPSA)]" L. Vernisse, S. Munery, N. Ratel-Ramond, Y. Benjalal, O. Guillermet, X. Bouju, R. Coratger & J. Bonvoisin J. Phys. Chem. C 2012, 116, 13715-13721 lien

"Synthesis and Characterization of a Series of Ruthenium Tris(β-diketonato) Complexes by an UHV-STM Investigation and Numerical Calculations" S. Munery, N. Ratel-Ramond, Y. Benjalal, L. Vernisse, O. Guillermet, X. Bouju, R. Coratger & J. Bonvoisin. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 2698–2705 lien

Financement

Ce travail a été financé en partie par "World Premier International Research Center (WPI) Initiative on Materials Nanoarchitectonics", MEXT, Japan et par le CNRS lien