10/12/2015 - CSIC-Wissenschaftler schaffen ein Graffin-Hybrid und magnetische Moleküle

Menéame

Eine internationale Studie, an der sich der Oberste Rat für wissenschaftliche Forschung (CSIC) hat ein neues Hybridmaterial entwickelt, das auf der Grafen und Magnetmoleküle. Dieser Fund, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Materials, öffnet die Tür zur Anwendung von Grafen im Bereich der Informationstechnologien.

Grafen, eine reine Kohlenstofffolie eines dicken Atoms, ist nicht magnetisch, ebenso wie die übrigen Kohlenstoffderivate. Eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen auf dem Gebiet der Werkstoffe war daher die Magnetismus im Grafen induzieren, entweder durch die Einführung von Defekten in der Struktur, oder durch die Duplizierung mit anderen Atomen als Kohlenstoff.

"Grafen hat ein großes Potenzial bei der Entwicklung elektronischer Geräte, mit Anwendungen, die von der Speicherung von Energie in Superbatterien bis hin zur Herstellung flexiblerer Bildschirme und Geräte reichen. In Bereichen wie der Spinthronik, der Grundlage der Magnetaufnahme und der Festplattentechnologie, war jedoch die Abwesenheit von Graffenmagnetismus ein Hindernis," erklärt der Forscher des CSIC Fernando Luis vom Institut für Materialwissenschaft in Aragón, dem gemischten Zentrum des CSIC und der Universität von Saragossa.

Das neue Material, das in dieser Studie entwickelt wurde, besteht aus der Bindung von magnetischen Molekülen, die vier Eisenatome enthalten, an eine Grafenfolie. Experimente in den Labors der Institut für Aragón-Materialwissenschaften bestätigen, dass zwischen den beiden Komponenten eine signifikante Wechselwirkung besteht. "Das Erstaunlichste ist, dass das Vorhandensein von Grafen den Magnetismus der Moleküle radikal verändert. Die Ergebnisse zeigen, dass Grafen die molekularen Spins von Lärmquellen wie Vibrationen oder elektromagnetischen Feldern sehr effizient aufzeigt," fügt der Forscher hinzu.

Nach Angaben der Autoren verbessert der neue Fund die Eigenschaften beider Materialien im Hinblick auf ihre Anwendung in bestimmten Technologien relativ einfach. "Auf der einen Seite kann das Doping von Grafen mit magnetischen Molekülen der Herstellung neuer Speicher oder Magnetsensoren nahe kommen. Zum anderen kann der Schutz, den Grafen für Spins bietet, entscheidend sein, wenn Moleküle als Informationseinheiten oder Quanten eines zukünftigen Quantencomputers verwendet werden sollen. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch Grafen erzeugte elektrische Felder die Durchführung von Quantenoperationen bei wesentlich höheren Geschwindigkeiten als die mit Magnetfeldern erreichbaren auslösen können."

An dieser Arbeit nahmen auch die Universität Stuttgart (Deutschland), die Universität Modena, die Universität Florenz (beide in Italien) und die Universität Lausanne (Schweiz) teil.

Ref.

Christian Cervetti, Angelo Rettori, Maria Gloria Pini, Andrea Cornia, Ana Repollés, Fernando Luis, Martin Dressel, Stephan Rauschenbach, Klaus Kern, Marko Burghard & Lapo Bogani. The classical and quantum dynamics of molecular spins on graphene. Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat4490

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CSIC

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