Janusgesichtige Nanobänder aus Kohlenstoff zeigen magnetische Kante

Janus, der römische Gott des Beginns und des Endes, soll zwei in entgegengesetzte Richtungen zeigende Gesichter gehabt haben. Der Begriff „Janus“ wurde 1989 von C. Casagrande in die Materialwissenschaften übertragen, der damit Glaskügelchen beschrieb, die an einer Seite hydrophil und an der anderen hydrophob sind. Der französische Physiker Pierre-Gilles de Gennes hat den Begriff des Janusteilchens in seiner Nobelpreisrede 1991 aufgegriffen und weiter popularisiert. Allgemein versteht man unter Janus-Teilchen Materialien, die an entgegengesetzten Seiten verschiedene Eigenschaften aufweisen.

Einem internationalen Forschungsteam ist es jetzt gelungen, einatomar dünne und nur etwa ein Millionstel Millimeter breite Bänder aus Kohlenstoff herzustellen, deren eine Kante mit regulär angeordneten Benzolmolekülen dekoriert ist und deren andere Kante gerade verläuft. Die beiden Kanten unterscheiden sich in ihrem magnetischen Verhalten. Die gerade Kante verhält sich magnetisch, die durch Benzol gestörte Kante nichtmagnetisch. Magnetische Eigenschaften entstehen als Folge des Eigendrehimpulses von Elektronen. Dem Team ist es gelungen, lokalisierte Zustände an einer von zwei Kanten eines nur wenige Atome breiten Kohlenstoff-Nanobandes mit interessanten magnetischen Eigenschaften herzustellen und nachzuweisen.

„Anwendungen dieser Neuheit liegen in der Möglichkeit, eindimensionale Spinsysteme untersuchen zu können, etwa als ferromagnetische Spinketten, um das nach Werner Heisenberg benannte Modell für Magnetismus zu überprüfen“, sagt Franz Gießibl von der Uni Regensburg. „Außerdem könnte man damit vollständig spinpolarisierte Ströme realisieren und Fortschritte in der Spintronik, der Elektronik mit Hilfe von Elektronenspins, erzielen.“

U. Regensburg / RK