Strategy for spin manipulation using cations

Abstract

El espín electrónico ha despertado gran interés en la comunidad científica. Una aplicación particular se encuentra en el campo de la computación cuántica, donde el espín puede utilizarse como qubit, ya que sus estados de “up” y “down” pueden traducirse en los 0 y 1 utilizados en el código binario. En este sentido, el espín electrónico sería la unidad cuántica de información más simple. Sin embargo, el principal desafío ha sido poder mantener un espín en un estado determinado o ser capaz de manipularlo de manera precisa. Por lo tanto, comprender la manipulación del espín a través de estímulos externos ha sido clave para el futuro de la computación cuántica. El presente trabajo se centra en estudiar la interacción entre cationes y espín. Para ello, seleccionamos un modelo simple: cables moleculares, en este caso cadenas de carbono conjugadas que van desde 4 hasta 10 átomos de carbono, terminadas en hibridación $sp^3$/$sp^2$. Estos sistemas presentan transferencia de carga bien conocida en su interior. De este modo, comparamos cables moleculares solos y en presencia de cationes. Los cationes utilizados son Litio+1 y Sodio+1, acercándose de uno a cuatro direcciones, evaluando la distribución de espín y el efecto de la presencia de cationes. En este estudio teórico, utilizamos métodos como HF, DFT y Post-HF. Un resultado interesante es la influencia del catión sobre los orbitales alfa y beta; se deforman en mayor o menor medida según la dirección de enfoque. Además de la distribución de espín, otros aspectos del cable se ven alterados, como la geometría, la distribución de electrones y, en menor medida, las longitudes de enlace.