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Spintronik: Moleküle stabilisieren Magnetismus

21.07.2015

Organische Moleküle ermöglichen druckbare Elektronik und Solarzellen mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Auch in der Spintronik eröffnen die Moleküle die unerwartete Möglichkeit, den Magnetismus von Materialien und damit den Spin der fließenden Elektronen zu beeinflussen. So kann eine dünne Schicht von organischen Molekülen die magnetische Ausrichtung einer Kobalt-Oberfläche stabilisieren, wie ein deutsch-französisches Forscherteam nun im Fachmagazin Nature Materials berichtet. (DOI: 10.1038/NMAT4361)

„Diese ungewöhnliche Wechselwirkung zwischen organischen Molekülen und Metalloberflächen könnte helfen, Informationsspeicher einfacher, flexibler und günstiger herzustellen“, erklärt Wulf Wulfhekel vom KIT. So werden etwa in Computerfestplatten auch mikroskopische Magnete mit konstanter Ausrichtung verwendet. Organische Moleküle unter dem Stichwort „druckbare Elektronik“ könnten hier neue, einfache Produktionsprozesse eröffnen, die die Selbstorganisation der Moleküle ausnutzen.


Die drei organischen Moleküle und die Kobalt-Oberfläche richten ihre magnetischen Momente sehr stabil aufeinander aus.

(Bild: M. Gruber/KIT)

In der aktuellen Studie wurden drei Molekül-Lagen des Farbstoffes Phtalocynine auf die Oberfläche des Ferromagneten Kobalt aufgebracht. Die magnetischen Momente der Moleküle richteten sich zum Kobalt und zueinander alternierend aus, die Moleküle bildeten eine sogenannte antiferromagnetische Anordnung. Diese Kombination aus Antiferromagneten und Ferromagneten bewahrt ihre magnetische Ausrichtung recht stabil auch unter externen Magnetfeldern oder Abkühlung.

„Überraschenderweise gewinnt hier das „leichtgewichtige“ Molekül das magnetische Armdrücken mit dem „schwergewichtigen“ Ferromagneten und gibt die Eigenschaften vor“, so Wulfhekel. Systeme aus Antiferromagneten und Ferromagneten kommen unter anderem im Lesekopf von Festplatten vor. Bislang ist die Herstellung des Antiferromagneten recht aufwendig. Sollten sich Moleküle hier einsetzen lassen, könnten die Antiferromagneten eines Tages einfach aus dem Drucker kommen.

Die aktuelle Fachveröffentlichung entstand in Zusammenarbeit von Forschern des KIT, der Universität Strasbourg und des Synchrotron SOLEIL. Der Erstautor Manfred Gruber war Mitglied der deutsch-französischen Doktorandenschule „Molekulare Elektronik und Hybridstrukturen“, indem verschiedene Aspekte von Nanoelektronik, Spintronik und organischer Elektronik erforscht werden.

Weiterer Kontakt:
Kosta Schinarakis, PKM – Themenscout, Tel.: +49 721 608 41956, Fax: +49 721 608 43658, E-Mail: schinarakis@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vereint als selbständige Körperschaft des öffentlichen Rechts die Aufgaben einer Universität des Landes Baden-Württemberg und eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation verbindet das KIT zu einer Mission. Mit rund 9 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 24 500 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.kit.edu

Monika Landgraf | Karlsruher Institut für Technologie

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