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"}}]]

  • e-maintenance : la Franche-Comté mise sur la plate-forme SISTRE

    Stratégie de maintenance et e-maintenance sont les maîtres mots traduisant la problématique industrielle étudiée par FEMTO-ST et plus particulièrement par l’équipe COSMI du département de recherche AS2M. Le système industriel SISTRE, rénové et financé par la région Franche-Comté, permet de marier des outils matériels et logiciels pour mettre au point la maintenance interactive de demain.

    Un article de presse est paru dans le bimestriel Référence Industrie de mars 2009

    Read more
  • FEMTO-ST au rassemblement national des délégués de laboratoire

    Deux représentants de FEMTO-ST participeront au rassemblement national des délégués de laboratoire, qui a lieu le jeudi 12 mars à l’Institut Océanographique à Paris.

    Read more
  • A la rencontre des acteurs de l'Innovation

    Tout au long de la journée du jeudi 19 mars 2009, rencontrez les acteurs de l’innovation, ceux qui la font et ceux qui peuvent vous aider dans votre démarche…

    Read more
  • FEMTO-Innovation présent du 3 au 8 mars sur le salon CeBIT à Hanovre

    FEMTO-Innovation à l’instar de 11 autres instituts Carnot membres du groupe « Technologie de l’Information et de la Communication, Micro et Nano Technologies » sera présent au CeBIT, 1er salon mondial des Technologies de l’Information et de la Communication (TIC), du 03 au 08 mars 2009 à Hanovre, Allemagne, sur le pavillon français du hall 9, stands B21 A et H.

    Read more
  • Tête chercheuse en nano-optique

    Coup de projecteur sur Maria Pilar Bernal Artajona, chercheuse à FEMTO-ST...

    Read more
  • Concours "Faites de la science"

    Le concours "Faites de la science" a pour objectif la promotion des sciences en contribuant à l'acquisition d'une culture scientifique et scientifique et technique et à une ouverture sur la démarche scientifique, par les élèves des collèges et lycées de la région. Toutes les idées sont bonnes pour autant qu'elles entrent dans les objectifs et l'esprit du concours. L'attribution de bourses vise à encourager le maximum d'initiatives.

    Read more
  • Conférences Nanozoom - Micronora

    En partenariat avec Micronora, notre institut de recherche organise les 24 et 25 septembre 2008 à Besançon, au cours du salon international des microtechniques, un cycle de conférences de haut niveau en langue française et anglaise dédié aux applications des micro et nanotechnologies.

    Read more
  • Réunion d’information sur les appels à projets P3N de l’ANR

    Robert Plana et Thiery Bosc de l’ANR, viendront présenter le programme P3N 2009 à l’institut FEMTO-ST le jeudi 5 février de 10h à 12h dans l'amphi FEMTO-ST au 32 avenue de l'observatoire à Besançon. Cette présentation est destinée aussi bien aux universitaires qu’aux industriels de la région Bourgogne / Franche-comté.

    Read more
  • Des stages à pourvoir à FEMTO-ST !

    Vous êtes étudiants en 2ème année de master ou en dernière année d’école d’ingénieur et vous recherchez un stage de 3 mois ou plus dans un laboratoire reconnu au niveau international, FEMTO-ST vous propose tout au long de l’année 2009 des sujets de stages riches et variés.

    Read more
  • Best Poster Award: Younes Makoudi@Elecmol08

    Younes Makoudi, PhD@FEMTO-ST, won the best poster award during the Elecmol08 international conference in Grenoble on December 12 (www.elecmol.com). The aim of his work is the adsorption of functional molecules on surfaces which plays a vital role in the emerging field of nanoelectronics.

    Read more