Forscherteam stellt energiesparendes magnetisches Molekül her

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Forscher aus Jülich und Aachen haben erstmals ein magnetisches Molekül produziert, das Informationen in Form von Stromsignalen verarbeiten kann. Für diese sogenannte “molekulare Spinelektronik” benötigt das Molekül nur minimale Spannung. Es könnte klassische Elektronikbausteine wie Transistoren oder Dioden ersetzen.

Einer Jülich-Aachener Forscherallianz ist es gelungen, robuste magnetische Moleküle herzustellen, die die Rolle von winzigen Magneten übernehmen und Informationen in Form von elektrischen Signalen transportieren können. Sie gelten im Hinblick auf die Informationsverarbeitung der Zukunft als aussichtsreiche Schaltelemente, da sie im Gegensatz zu Dioden oder Transistoren zur Weiterleitung des elektrischen Stroms nur eine minimale Spannung benötigen und daher einen besonders niedrigen Energieverbrauch aufweisen. Zudem erlauben sie aufgrund ihres magnetischen Zustandes präzisere Schaltfunktionen. Die Fachzeitschrift “Nature Communications” hat die Forschungsergebnisse des Teams heute online veröffentlicht.

Die Spitze eines Rastertunnelmikroskops(oben) leiteten elektrischen Strom durch ein magnetisches Doppeldeckermolekül auf einer Kupferschicht. Im Zentrum befindet sich ein Neodym-Atom (rot). Bild: Forschungszentrum Jülich

Die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (oben) leitetet elektrischen Strom durch ein magnetisches Doppeldeckermolekül auf einer Kupferschicht. Im Zentrum befindet sich ein Neodym-Atom, hier rot dargestellt. (Bild: Forschungszentrum Jülich).

Das Molekül ist eine Kombination aus Atomen des Seltenen-Erd-Metalls Neodym sowie weiteren Atomen der in der Natur als Blattfarbstoff vorkommenden Phthalocyanine. Diese Verbindung hat den großen Vorteil, dass deren magnetische Struktur gut abgeschirmt gegen Umwelteinflüsse ist und ihre Moleküle gleichzeitig zugänglich für elektrische Signale sind.

Bisher war es nicht möglich gewesen, elektrischen Strom auf diese Weise zu befördern, da die Elektronen, die die magnetische Struktur erzeugen, nicht mit jenen interagieren konnten, die den elektrischen Strom leiten. Die Neodym-Phthalocyanin-Verbindung bewirkt nun, dass dieselben Elektronen, die den Magnetismus generieren, sich auch am Transport der Stromsignale beteiligen. Der Physiker Dr. Daniel Bürgler, einer der Forscher der Jülich Aachen Research Alliance, formuliert deren wissenschaftlichen Durchbruch in einfachen, nachvollziehbaren Worten: “Man könnte auch sagen, Strom und Magnetismus müssen miteinander kommunizieren können”.

Ein weiterer Vorteil dieser besonders robusten magnetischen Moleküle ist die Tatsache, dass sie sich preisgünstig und beliebig oft herstellen lassen.

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