Direkter Blick auf magnetische Molekülorbitale
Mit der spinsensitiven Rastertunnelmikroskopie ist es Wissenschaftlern erstmals gelungen, die magnetische Struktur von Einzelmolekülorbitalen abzubilden.
Die Forscher der Universität Hamburg untersuchten Einzelmolekülmagnete, die in der Lage sind, die Richtung ihres magnetischen Moments, des Spins, zeitlich stabil zu halten. Eine atomar scharfe magnetische Spitze eines Rastertunnelmikroskops wurde von ihnen dazu verwendet, den magnetischen Zustand des Moleküls bei verschiedenen Energien abzutasten und damit eine spinaufgelöste Abbildung verschiedener Molekülorbitale zu ermöglichen.
Abb.: Links die Anordnung des Experiments mit einem einzelnen, flach auf einer magnetischen Oberfläche liegenden Molekül. Rechts das Resultat des Experiments: Die räumliche Spindichteverteilung einzelner Molekülorbitale kann direkt visualisiert werden. Blaue Färbung steht dabei für parallel, rote für antiparallel zur Magnetisierung der Oberfläche ausgerichtete Spinzustände des Moleküls. Die beiden Bilder zeigen die Spindichteverteilung bei zwei verschiedenen Energien. (Bild: J. Schwöbel / U. Hamburg)
Die Beobachtung einer verschiedenen Spinausrichtung bei verschiedenen Energien bedeutet, dass es leichter ist demselben Molekülorbital ein Elektron mit antiparallel zur Oberfläche ausgerichtetem Spin hinzuzufügen als ein Elektron mit entgegengesetztem Spin. Diese Ergebnisse veranschaulichen erstmals, dass bei den untersuchten Einzelmolekülmagneten das gesamte Molekül, und nicht nur das zentrale Metallatom, magnetisch ist.
Aus den elementaren Spins lassen sich auch neue magnetische Nanostrukturen konstruieren. Diese könnten zukünftig noch kleinere Computerbausteine ermöglichen. Besonders für den Bau von Quantencomputern besitzen diese molekularen Magnete ein sehr hohes Potential.
SFB 668 / PH
