Spintronik mit einzelnen Molekülen

Riesenmagnetowiderstand an einzelnen organischen Molekülen nachgewiesen.

Einem Team von Wissenschaftlern des KIT und des Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) ist es gelungen, die Konzepte der Spinelektronik und der molekularen Elektronik in einem Bauteil zu vereinen, das aus einem einzelnen Molekül besteht. Solche Bauelemente bergen ein besonderes Potential, denn sie erlauben es, besonders kleine und leistungsfähige Magnetfeldsensoren für Leseköpfe in Festplatten oder für nicht-flüchtige Speicher herzustellen, um so Lesegeschwindigkeit und Datendichte weiter zu steigern. In der Spinelektronik wird Information im Spin der Elektronen kodiert. Der Vorteil gegenüber Informationstransport mit der Elektronenladung ist, dass der Spin auch beim Abschalten der Stromzufuhr erhalten bleibt, das Bauteil also Informationen ohne Energieaufwand speichern kann.

Das deutsch-französische Forscherteam nutzte das organische Molekül H2-Phthalocyanin, das auch als blauer Farbstoff in Kugelschreibern eingesetzt wird. Dieses zeigt eine starke Abhängigkeit seines Widerstands, wenn es zwischen spinpolarisierten, also magnetischen Elektroden eingeklemmt wird. Diesen Riesenmagnetowiderstandseffekt (Nobelpreis 2007) konnten die Forscher nun an einzelnen Molekülen nachweisen.

In Fortsetzung des Mooreschen Gesetzes bietet diese Technologie möglicherweise einen nächsten Schritt zur Erhöhung der Integrationsdichte elektronischer Bauteile als Voraussetzung für die weitere Entwicklung leistungsfähigerer und zugleich bezahlbarer Rechenkapazitäten.

KIT / KK

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung
  S. Schmaus et al.: Giant magnetoresistance through a single molecule. Nat. Nanotech., online 20.02.2011
  doi: 10.1038/nnano.2011.11
• Center for Functional Nanostructures am KIT