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Spins unter Kontrolle

19.05.2017

Stephen Dunell/Nature

Möglichst klein und möglichst schnell sollen Materialien sein, die im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie eingesetzt werden. Genau nach solchen Materialien suchen Prof. Mirko Cinchetti von der Fakultät Physik der TU Dortmund und seine Kollegen Dr. Alek Dediu vom Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati in Bologna, Italien, sowie Prof. Luis E. Hueso vom CIC nanoGUNE in San Sebastian, Spanien. Die drei Wissenschaftler sind Experten auf dem Gebiet der molekularen Spintronik.

In einem Beitrag, der kürzlich im Forschungsmagazin Nature Materials erschienen ist, geben die Physiker einen Überblick über die Entwicklungen in dem relativ jungen Forschungsfeld.

Die Wissenschaftler, die auf dem Gebiet der molekularen Spintronik forschen, beschäftigen sich beispielsweise damit, wie man Materialien neue Funktionalitäten geben kann und wie sich diese dann ganz gezielt kontrollieren lassen. Dafür arbeiten die Forscher unter anderem mit magnetischen Festkörpern, die sie mit organischen Molekülen zusammenbringen. Zwischen den Atomen, aus denen der Festkörper besteht, und den Molekülen entsteht eine besondere Bindung. Die sorgt wiederum für eine Änderung der Eigenschaften der Atome. Zwischen den Molekülen und dem Festkörper entsteht eine sogenannte Grenzfläche. Wie sich die Spins, also die Eigendrehimpulse der darin enthaltenen Elektronen, durch Licht oder Spannung beeinflussen lassen, muss noch erforscht werden. Prof. Cinchetti und seine Kollegen machen dazu in ihrem Beitrag erste Vorschläge. Unter anderem stellen sie erste Überlegungen zu einem Bauteil vor, wo die gezielte Modifizierung der Eigenschaften der darin enthaltenen Materialien zu Nutze gemacht wird.

Der Artikel, den das Wissenschaftler-Team verfasst hat, ist ein sogenanntes perspective paper zum Oberthema molekulare Spintronik. Im Text wird zusammengefasst, was bisher herausgefunden wurde und welche Fragen noch offen sind. „In der Spintronik wird erst seit 2004 mit Molekülen gearbeitet, es gibt also noch viel für uns zu tun. Die Moleküle bieten viele Anwendungsmöglichkeiten – gerade weil sie so klein und flexibel sind. Zum Beispiel können wir heute schon mit Molekülen eine Kupferoberfläche magnetisch machen. Wenn es uns jetzt gelingt, solche Phänomenen gezielt zu kontrollieren, öffnen sich für diese Systeme unheimlich viele Möglichkeiten zur Anwendung“, erklärt Prof. Mirko Cinchetti von der Fakultät Physik der TU Dortmund.

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