Ampulheta de grafeno cria qubits robustos para computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/06/2026

Esquerda: Imagem de microscopia de força atômica mostrando a estrutura de carbono em forma de favo de mel de uma molécula de nanografeno. Direita: Ilustração esquemática da molécula em forma de ampulheta, com quatro spins interagindo representados por setas em seus vértices.
[Imagem: Nature Synthesis]

Nanografeno

Enquanto a nanotecnologia começa a avançar na sintetização e montagem de moléculas feitas de outros elementos, como o boro, cientistas deram um novo impulso à tradicional nanotecnologia do carbono.

En Li e colegas da Universidade Nacional de Cingapura desenvolveram uma estratégia de projeto que permite criar moléculas semelhantes ao grafeno com múltiplos spins interagindo e maior resiliência a perturbações magnéticas, abrindo novos caminhos para tecnologias de informação quântica em escala molecular e spintrônica de próxima geração.

Os chamados nanografenos magnéticos, que são moléculas compostas por anéis de benzeno fundidos, despertaram o interesse dos especialistas em tecnologias quânticas porque podem hospedar elétrons desemparelhados, ou spins, que podem ser usados para armazenar e processar informações. Ao contrário dos materiais magnéticos convencionais, baseados em átomos metálicos, esses sistemas à base de carbono oferecem versatilidade química e longos tempos de coerência do spin.

O desafio estava em projetar moléculas que consigam acomodar múltiplos spins fortemente acoplados de maneira estável e controlada. Esse foi o desafio vencido agora.

Nanografenos polirradicais projetados pela equipe através da extensão do cálice de Clar.
[Imagem: En Li et al. - 10.1038/s44160-026-01052-1]

Ampulhetas quânticas

Ao usar sua ferramenta de projeto para alterar a forma molecular de duas maneiras diferentes - por meio de extensão lateral e vertical - os pesquisadores conseguiram controlar independentemente tanto as interações elétron-elétron quanto o número de modos de energia zero.

Eles então partiram de uma estrutura em formato de ampulheta bem conhecida, chamada cálice de Clar (Erich Clar, 1902-1987), e usaram química de superfície com precisão atômica para sintetizar dois nanografenos estendidos, C₆₂H₂₂ e C₇₆H₂₆.

Embora ambas as moléculas possuam quatro spins desemparelhados, eles emergem de mecanismos distintos: Em uma molécula, os spins são inteiramente determinados pela geometria da estrutura de carbono, enquanto na outra resultam de uma combinação de efeitos geométricos e de interações aprimoradas entre os elétrons.

O comportamento magnético também é diferente: Embora ambas as moléculas contenham quatro spins fortemente correlacionados, uma delas apresentou resiliência muito maior a perturbações magnéticas externas. Essa robustez é especialmente importante para aplicações como qubits moleculares, onde a preservação de estados quânticos frágeis é essencial.

"Nosso trabalho estabelece uma clara relação entre estrutura e propriedades em nanografenos em forma de ampulheta por meio de investigações experimentais e teóricas combinadas. Esses avanços oferecem um controle sem precedentes sobre as propriedades magnéticas de materiais moleculares, abrindo novas possibilidades para qubits moleculares e simuladores quânticos baseados em plataformas de carbono," disse o professor Jiong Lu.

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