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"}}]]

  • Prix de la meilleure thèse en génie électrique décerné à Amine MIRA

    Lors de la Conférence des Jeunes Chercheurs en Génie Electrique, Amine Mira a obtenu le prix de la meilleure thèse ayant trait aux applications industrielles.

    Read more
  • École thématique (EFTS) «Temps−Fréquence et Applications»

    Le Département Temps−Fréquence de FEMTO−ST et le réseau LABEX FIRST−TF organisent une École thématique CNRS European Frequency and Time Seminar (EFTS) du 26 au 30 août 2013.

    Read more
  • FEMTO-ST présent sur le salon EPMT - EPHJ

    FEMTO-ST participera du 11 au 14 juin 2013 au salon international EPMT, consacré à l'ensemble des microtechnologies.

    Read more
  • Romain Martinenghi et Émeline Saint Ellier lauréats du Prix A'Doc 2013

    Romain Martinenghi (optique) et Émeline Saint Ellier (énergie) sont lauréats du Prix A'Doc 2013 de l'Université de Franche-Comté.

    Read more
  • TEMIS SCIENCES : Visite chantier J-365 jours

    Le bâtiment de recherche dédié à l'institut FEMTO-ST, en cours de construction au cœur la technopole TEMIS à Besançon, sera livré d'ici un an. A cette occasion, une visite chantier rassemblant les partenaires a lieu mercredi 29 mai et marquera l'entrée du projet dans sa dernière ligne droite.

    Read more
  • Séminaires d'un chercheur NASA

    Abhinav Saxena, chercheur au sein du Prognostics Center of Excellence de la NASA assurera trois séminaires du 03 au 17 juin.

    Read more
  • Des biopuces pour percer les mécanismes de développement des cancers

    Une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes de développement de nouvelles tumeurs lors de traitements par chimiothérapies a été obtenue récemment par l’équipe du Pr. François Ghiringhelli (Inserm Avenir, CGFL, Dijon) appuyé par le potentiel biopuce à résonance des plasmons de surface (SPR) développé au sein du département Micro Nano Sciences et Systèmes de FEMTO-ST (Bruchard et al., Nature Med, Jan 2013)

    Read more
  • Réunion de lancement du projet Interreg « Maintenance Prédictive des systèmes industriels »

    Le lancement du projet MainPreSI aura lieu le mercredi 22 mai 2013 de 15h00 à 17h00 dans les locaux de l’Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (Besançon)
    Ce projet qui se déroulera sur une période de 30 mois (2013-2015) est une collaboration franco-suisse, mais également un partenariat R&D entre des industriels et des chercheurs issus à la fois de l’institut FEMTO-ST et de l’école polytechnique fédérale de Lausanne.

    Read more
  • Javier Solano obtient le prix Jeune Docteur 2013 de l'Université de Franche-Comté

    Javier Solano, ancien doctorant au Département Energie de l'institut FEMTO-ST, vient d'obtenir le prix Jeune Doctorant 2013 de l'Université de Franche-Comté pour son projet de valorisation dans le domaine de la gestion d'énergie des véhicules hybrides.

    Read more
  • FEMTO-ST porteur de deux CMI de l’Université de Franche-Comté

    FEMTO-ST est le laboratoire principal d’appui de deux Cursus de Master en Ingénierie (CMI)qui viennent d’être labellisés par le réseau FIGURE et seront proposés à la rentrée prochaine par l’Université de Franche-Comté. Il s’agit du CMI « Mécanique-EEA » spécialités « Ingénierie Mécanique pour les Structures Intelligentes » et « Microsystèmes, Instrumentation et Robotique » ainsi que du CMI « Physique-EEA » spécialité « Photonique, micro-nanoteChonolgies et TempS-fréquence.

    Read more