Forscher der Universität Mainz überprüften den chiralinduzierten Spinselektivitätseffekt, dh den Einfluss von chiralen Molekülen auf Spin unter Verwendung von Spintronic Analytical-Techniken.
Die Rolle von Elektronen und ihre negative Ladung im elektrischen Strom ist gut etabliert. Elektronen weisen auch andere intrinsische Eigenschaften auf, die beispielsweise mit erheblichem Potenzial für die Verbesserung von Datenspeichergeräten verbunden sind: den Spin oder den magnetischen Moment des Elektrons. Bisher war die Auswahl spezifischer Spins jedoch eine Herausforderung. Es war schwierig, beispielsweise nur diese Elektronen mit einer Aufwärtsbeschaffung von Spin herauszuholen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, wäre es, einen Strom durch ein Ferromagnet wie Eisen zu bestehen. Dies würde zur Erzeugung eines Stroms führen, bei dem die Spinpolarisation mit der Richtung des Magnetfelds übereinstimmt.
Die alternative Option, einen Strom in chiralen Molekülen zu induzieren, dh Moleküle, die keine überlagerbaren Spiegelbilder wie Helixstrukturen aufweisen, wurde in den letzten zehn Jahren diskutiert. Das Ergebnis ist die Spinpolarisation von ungefähr 60 bis 70 Prozent, ein ähnliches Niveau wie in ferromagnetischen Materialien. Dieser Ansatz ist jedoch weiterhin Gegenstand einer laufenden Debatte und Forschung.
Ein System eines dünnen Films aus Gold- und chiralen Molekülen
Forscher der Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) konnten kürzlich die Existenz dieses sogenannten chiralinduzierten Spinselektivitätseffekts (CISS) bestätigen. „Unsere Gruppe untersuchte den Einfluss chiraler Moleküle unter Verwendung von Spintronic -Methoden“, betonte Professor Angela Wittmann vom JGU Institute of Physics. „Wir haben den Ladungsstrom nicht direkt durch die chiralen Moleküle selbst geleitet. Stattdessen haben wir ein Hybridsystem erstellt, das aus einem dünnen Goldfilm mit chiralen Molekülen bestand. Obwohl der größte Teil des Stroms durch den Goldfilm fließt, die Das Vorhandensein der chiralen Moleküle verändert den Zustand des Goldes. „
Die Forscher waren daran interessiert, wie der Spinstrom in einen Gebührstrom umgewandelt wurde. In einem Film, der aus reinem Gold besteht, werden etwa drei Prozent des Spinstroms in die Ladung umgewandelt, unabhängig davon, ob der Spin der Elektronen nach oben oder unten ausgerichtet ist. Im hybridisierten System einer Goldschicht mit chiralen Molekülen ist das Ergebnis jedoch sehr unterschiedlich. Wenn die Moleküle auf der Oberfläche des Goldes Rechtshänder sind, werden Ströme mit Elektronenspin-up viel effizienter in die Ladung umgewandelt als diejenigen mit Spin-Down. Das Ergebnis ist genau das Gegenteil, wenn Moleküle auf der Goldoberfläche Linkshänder sind. Inwieweit ein Spinstrom in einen Ladungsstrom umgewandelt wird, hängt daher von der Chiralität der Moleküle auf der Goldoberfläche ab. „Darüber hinaus ist der Effekt vektorial“, erklärte Wittmann. Wenn die Helixstruktur eines chiralen Moleküls nach oben gerichtet ist, tritt dieser Effekt nur auf, wenn der Spin mehr oder weniger in die gleiche Richtung ist oder dies vollständig entgegenwirkt. “ In dem die Helixstruktur angeordnet ist, tritt der Effekt nicht auf.
„Unsere Ergebnisse sind ein wichtiger Beitrag zur Akzeptanz des Spin -Selektivitätseffekts und damit zum Einfluss chiraler Moleküle auf Spins“, schloss Wittmann.
