Molekularer Informationsspeicher mit Spin

Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen hat eine Möglichkeit gefunden, Datenmengen von bis zu einem Petabyte pro Quadratzoll zu speichern.

Ein Petabyte entspricht 1.000 Terabyte beziehungsweise einer Million Gigabyte. Den Wissenschaftlern gelang es, Informationen, die im Spin eines Elektrons gespeichert sind, bei Raumtemperatur in einem organischen Molekül zu speichern und auszulesen. Die Ergebnisse sind heute in der renommierten Fachzeitschrift Nature erschienen.

Elementarteilchen, viele Atomkerne sowie Atome mit bestimmten Elektronenkonfigurationen besitzen einen sogenannten Spin, der die Rotation um die eigene Achse bezeichnet. Dies ermöglicht eine alternative Form der elektronischen Datenverarbeitung, die „Spinelektronik“.
Die Wissenschaftler entwickelten ein spezielles Molekül, das in ihrem elektronischen Bauelement als Speicher diente: Sie fügten unmagnetische Kohlenstoffatome, die in drei Benzolringen miteinander verbunden waren, zu einer Einheit zusammen. Mithilfe einer chemischen Spin-Injektion fügten sie ein ungepaartes Elektron hinzu, das einen Spin trägt. Dieses kann genutzt werden, um Informationen „0“ und „1“ zu speichern, indem der Spin des Elektrons nach oben oder nach unten zeigt. Darüber hinaus gelang es den Forschern mithilfe einer magnetischen Referenzelektrode, die gespeicherten Informationen bei Raumtemperatur wieder auszulesen.

„Die Spinspeicherung auf einem organischen Material und das erfolgreiche Auslesen bei Raumtemperatur sind ein Durchbruch in der organischen Spinelektronik“, so der Göttinger Physiker Prof. Dr. Markus Münzenberg. „Auf flexiblen Plastikbauteilen installierte Spinelektronik kennt man bereits von organischen LEDs, die heutzutage in Displays, Fernsehbildschirmen und Smartphones eingesetzt werden. Unsere nun entwickelten Moleküleinheiten haben ein ähnliches Potenzial.“ Neben Physikern und Chemikern der Universität Göttingen waren Wissenschaftler des Indian Institute of Science Education and Research in Kalkutta, des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA und des Forschungszentrums Jülich an der Studie beteiligt.
Originalveröffentlichung: K. Raman et al. Interface-engineered templates for molecular spin memory devices. Nature 2013. Doi: 10.1038/nature11719.

Kontaktadressen:
Prof. Dr. Markus Münzenberg
Georg-August-Universität Göttingen
I. Physikalisches Institut
Telefon (0551) 39-7604
E-Mail: mmuenze@gwdg.de

Prof. Dr. Dietmar Stalke
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Anorganische Chemie
Telefon (0551) 39-3045
E-Mail: dstalke@chemie.uni-goettingen.de