Quantenverschränkung bei Graphen-Nanostrukturen

Graphen hat zahlreiche herausragende Eigenschaften. Dass es sogar magnetisch sein kann, konnte ein Team von Empa-Forschenden im vergangenen Jahr zeigen: Es gelang ihnen, ein Molekül in der Form einer Smoking-Fliege zu synthetisieren, das besondere magnetische Eigenschaften hat. In den letzten drei Jahren gelang es dann auch mehreren Teams, darunter dem Empa-Team, mittels chemischer Synthesen im Ultrahochvakuum so genannte Triangulene herzustellen, die aus nur wenigen Dutzend Kohlenstoffatomen bestehen. Sind zwei davon über eine einzelne Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung miteinander verbunden (so genannte Triangulen-Dimere), so bleibt nicht nur ihr Magnetismus erhalten; ihre magnetischen Momente sollten zudem einen „quantenverschränkten“ Zustand bilden. Das heißt: Der Spin, das Drehmoment ihrer ungepaarten Elektronen sollte in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Dieser Zustand ist als antiferromamagnetischer (oder Spin-0) Zustand bekannt.

Darüber hinaus sagte die Theorie auch voraus, dass es möglich sein sollte, die Triangulen-Dimere in einen Zustand anzuregen, in dem ihre Spins nicht mehr perfekt ausgerichtet sind (Spin-1-Zustand).