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Mechanische Kontrolle molekularer Spinzustände

18.06.2010
Physiker aus Jülich, den USA und Argentinien haben gezeigt, wie sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Moleküle mechanisch kontrollieren lassen. Ihr Modell-System kann zur präzisen Überprüfung physikalischer Theorien dienen, berichten sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science".

Die Forscher bestätigten mit seiner Hilfe erstmals eindeutig theoretische Vorhersagen über den "underscreened Kondo-Effekt". Dieser entsteht durch die partielle Abschirmung des magnetischen Moments eines Atoms - Spin genannt - durch die Elektronen von nicht-magnetischem Metall, die das Atom umgeben.

Der Effekt zeichnet sich durch eine ungewöhnliche elektrische Leitfähigkeit bei sehr tiefen Temperaturen aus. Zukünftig könnte er einmal für die Speicherung und Verarbeitung von Daten in der Informationstechnologie nützlich sein. Entscheidend für die Stärke des Effekts sind die räumliche Position der Atome zueinander und die Symmetrie der Anordnung.

Wissenschaftler der US-amerikanischen Cornell-Universität koppelten für ihre Experimente jeweils einen Komplex aus einem zentralen Kobaltatom und organischen Molekülen zwischen die atom-feinen Spitzen zweier Golddrähte. Die Moleküle dehnten sie mechanisch und veränderten damit Anordnung und Symmetrie der Atome; gleichzeitig maßen die Forscher die Leitfähigkeit.

Aus den gewonnenen Daten konnten Physiker der Cornell-Universität, der argentinischen Kommission für Atomenergie CNEA und der Jülicher Wissenschaftler Dr. Theo Costi erstmals die charakteristischen Änderungen der Leitfähigkeit mit bestimmten Spinkonstellationen über einen großen Temperaturbereich in Einklang bringen und damit theoretische Vorhersagen über den "underscreened Kondo-Effekt" eindeutig belegen. Costi erwartet nun, dass weitere experimentelle Nachweise des Effekts an magnetischen Molekülen oder Atomen rasch folgen werden.

Science Vol. 328. no. 5984, pp. 1370 - 1373;
DOI: 10.1126/science.1186874
Weitere Informationen zu IFF-3 "Theorie der Strukturbildung": http://www.fz-juelich.de/iff/d_th3_research/

Weitere Informationen zur Arbeitsgruppe an der Cornell Universität: http://people.ccmr.cornell.edu/~ralph/

Weitere Informationen zur Arbeitsgruppe an der CNEA: http://www.ib.edu.ar/index.php/english-version.html

Weitere Informationen zur Arbeitsgruppe am Institut Néel: http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique51#ancre143

Birgit Pfeiffer | Forschungszentrum Juelich GmbH
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

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