26.10.2018

Wie beeinflussen sich Moleküle auf einer Oberfläche?



Physiker der Freien Universität Berlin, des Helmholtz-Zentrums Berlin sowie weiterer Forschungseinrichtungen aus Kiel und Regensburg haben magnetische Eigenschaften sogenannter Spin-Crossover-Moleküle untersucht und zur Manipulation genutzt. Ihnen gelang es dabei, durch Temperaturänderung oder durch Beleuchtung ein magnetisches Moment ein- und auszuschalten.

Für die fortschreitende Miniaturisierung von elektronischen Schaltkreisen und Datenspeichern sind schaltbare Moleküle Wissenschaftlern zufolge von besonderer Relevanz. Um sie für zukünftige Elektronik nutzen zu können, müssen die Moleküle an einer bestimmten Position in den Schaltkreisen verankert werden. Dabei wird jedoch häufig die Schaltfähigkeit beeinträchtigt. Die Forscher fanden heraus, dass sich Spin-Crossover-Moleküle auch dann zuverlässig schalten lassen, wenn sie auf einer Graphitoberfläche festsitzen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Mithilfe von Synchrotronstrahlung untersuchten die Forscher, wie sich beim Schaltvorgang bereits in den allerdünnsten Schichten der Spin-Crossover-Moleküle die sogenannte Kooperativität aufbaut, die Beeinflussung benachbarter Moleküle untereinander: Befinden sich auf der Oberfläche wenige Moleküle, wird es für ein einzelnes Molekül leichter, in einen anderen Zustand zu schalten als den, den seine Nachbarmoleküle eingenommen haben.

Von einer Schicht-"Dicke" von zwei Molekülen an kehrt sich dieses Verhalten um: Für die Moleküle ist es dann einfacher, den Schaltzustand der Nachbarmoleküle anzunehmen. Es kommt so zu einem Wechsel des magnetischen Zustands des Moleküls, der als magnetische Bistabilität bezeichnet wird. Sie ist vorteilhaft für zukünftige Anwendungen dieser Moleküle in logischen Schaltkreisen. Die Experimente stellen den Physikern zufolge eine Möglichkeit dar, magnetische Bistabilität in Schichten mit nur wenigen Molekülen zu erzielen.

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Quelle: Freie Universität Berlin




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