The institute
FEMTO's news

Kagomé structures for quantum technologies

Quantum technologies open up promising prospects, but require the development of new materials with remarkable properties.

Context :
Kagome graphene is a fascinating material made up of carbon triangles arranged in a lattice structure. Its unique electronic properties, such as the presence of flat bands and Dirac points, make it a promising candidate for quantum materials research. These characteristics can give rise to strong electronic correlations and exotic magnetic states. However, due to its intrinsic semiconducting nature, Kagome graphene lacks tunability under an electric field, limiting its potential for applications in electronics and spintronics.

Breakthrough discovery :
A team of researchers from École Polytechnique de Montréal (Canada), the University of Basel (Switzerland), and FEMTO-ST (France) has successfully modified Kagome graphene by introducing π-radicals, creating localized magnetic states.
Their approach involved synthesizing a carbonyl (C=O)-functionalized version of Kagome graphene, which was then exposed to atomic hydrogen. A subsequent thermal treatment transformed the carbonyl groups into CH radicals, effectively generating unpaired electrons that induce magnetism.
Advanced characterization techniques, including atomic force microscopy (AFM) and scanning tunneling spectroscopy (STS), confirmed the formation of these magnetic states and the emergence of new low-energy electronic states.

Scientific impact and future perspectives :
This study demonstrates that chemical functionalization of Kagome graphene allows the creation of tunable electronic states, opening new possibilities for investigating topology, magnetism, and electron correlations. By increasing the density of radicals, the researchers observed the reappearance of Dirac cones and flat bands near the Fermi level, suggesting that a fully functionalized version of Kagome graphene could become metallic—a breakthrough that was previously challenging to achieve.
These findings lay the foundation for advanced quantum materials with applications in spintronics and quantum computing. Controlling the density and distribution of radicals could lead to nano-scale spin manipulation, a key step toward the development of next-generation electronic devices.
The next phase of research will focus on optimizing the synthesis process to achieve a fully functionalized Kagome graphene, while further exploring the interaction between these new electronic states and phenomena such as superconductivity.

Publications and futher information :
This work has been published in ACS Nano, featuring on the cover of the February 2025 issue
open acess article : On-Surface Synthesis and Characterization of Radical Spins in Kagome Graphene
Authors : Rémy Pawlak, Khalid N. Anindya, Outhmane Chahib, Jung-Ching Liu, Paul Hiret, Laurent Marot, Vincent Luzet, Frank Palmino, Frédéric Chérioux, Alain Rochefort, and Ernst Meyer
DOI: 10.1021/acsnano.4c15519

Contacts :
Dr Frédéric CHERIOUX, frederic.cherioux@femto-st.f
Dr Rémy PAWLAK, remy.pawlak@unibas.ch

[[{"fid":"38510","view_mode":"default","fields":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false,"external_url":""},"type":"media","field_deltas":{"1":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false,"external_url":""}},"attributes":{"class":"media-element file-default","data-delta":"1"}}]]

  • Test du nouveau microscope confocal laser

    OLYMPUS en collaboration avec FEMTO-ST vous convie les 25 et 26 mars
    à venir tester par vous-même une nouvelle solution de microscopie confocale.

    Read more
  • Une alliance franco-américaine dans les nanosciences

    L’agence nationale de la recherche (ANR) vient de labelliser un projet de recherche qui est retenu conjointement par l’ANR et par son homologue américaine, la National Science Foundation (NSF).Le consortium est constitué autour de trois laboratoires : le CEMES (Toulouse), FEMTO-ST (Besançon/Montbéliard) et l’Université de l’Ohio (Etats-Unis).

    Read more
  • 4M conference 2010

    Co-organized by FEMTO-ST, 4 M conference will take place in Oyonnax (France) from November 17th to 19th.

    Read more
  • 4M conference 2010

    Co-organisée par FEMTO-ST, la conférence 4 M 2010 sera organisée à Oyonnax du 17 au 19 novembre prochain.

    Read more
  • Jeunes chercheurs : quel avenir ?

    Organisée le 29 janvier 2010 à l'ENSMM à partir de 14h. Cette manifestation est l'occasion de discuter de différentes problématiques : la relation docteurs/entreprises, l'emploi des jeunes chercheurs en Europe et l'évolution du secteur public.

    Read more
  • FEMTO-Innovation aux rendez-vous CARNOT 2010

    Lyon accueillera les 5 et 6 mai 2010 la 3ème édition des rendez-vous CARNOT, un des plus grands rassemblements de laboratoires de recherche partenariale en Europe.

    Read more
  • Journées Codes de calcul en radioprotection, radiophysique et dosimétrie

    Organisées les 28 et 29 avril prochain au Musée de l’aventure Peugeot à Sochaux, ces journées francophones ont pour objectif de dresser un état de l’art des codes de calcul de transport des rayonnements, d’estimation de sources et de gestion des doses et de dégager les perspectives d’avenir.

    Read more
  • 4èmes journées scientifiques : Codes de calcul en radioprotection, radiophysique et dosimétrie

    Organisées les 28 et 29 avril prochain au Musée de l’aventure Peugeot à Sochaux, ces journées francophones ont pour objectif de dresser un état de l’art des codes de calcul de transport des rayonnements, d’estimation de sources et de gestion des doses et de dégager les perspectives d’avenir.

    Read more
  • FEMTO-ST/AS2M dans la revue « Chemical and Engineering News »

    Le 21 septembre 2009 est paru un article dans la revue « Chemical and Engineering News » consacré aux travaux du département AS2M.

    Read more
  • Journées GDR MNS 2009

    Du 18 au 20 novembre, le Département Micro Nano Sciences et Systèmes (MN2S) de l’Institut FEMTO-ST a organisé à Besançon les Journées Nationales du GdR « Micro et Nano Systèmes (MNS) ».

    Read more