Defekter ved spinterface forstyrrer transmissionen

Magneter lavet af organiske materialer har en række fordele i forhold til de klassiske metal- eller legeringsmagneter. De er kemisk mere fleksible, billigere at lave, og kan bedre tilpasses forskellige formål og varierende designs. I praksis, forskere ønsker at anvende begge typer magneter i elektronik – i spintroniske elementer, som transporterer information ikke ved elektrisk belastning, men via spin af komponentmolekylerne. Dette iboende vinkelmomentum er en typisk karakteristik af partikler, såsom elektroner. Reza Kakavandi, Professor Thomas Chassé og Dr. Benedetta Casu fra Institut for Fysisk Kemi ved Universitetet i Tübingen har undersøgt netop en sådan magnetisk grænseflade mellem titaniumoxidkrystallerne i rutil form og en rent organisk magnet. De fandt ud af, at overgangsområdet, hvor materialerne mødtes, var meget følsomt over for minimale fejl i overfladerne.

Resultaterne af deres undersøgelse er blevet offentliggjort i det seneste Nano forskning .

Rent organiske radikaler er sammensat af lette grundstoffer såsom kulstof, nitrogen og ilt, og har normalt én uparret elektron, som skaber permanent magnetisk momentum. "De er interessante i en hel masse applikationer;" siger Benedetta Casu, "De kan især bruges i opbevaringselementer, batterier, sensorer og til biomedicinske applikationer. De kunne også bruges i konstruktionen af ​​en kvantecomputer." Tübingen-forskerne undersøgte grænsefladen mellem en enkelt rutil krystal og en organisk radikal ved hjælp af en meget høj opløsning røntgenspektroskopi-procedure kombineret med teoretiske beregninger af Dr. Arrigo Calzolari fra Istituto Nanoscienze i Modena, Italien. Forskerne kalder denne forbindelse mellem konventionelle og organiske magneter for "spinterface", fordi den kombinerer ideerne om "spin" og "interface".

"I dette eksperiment, organiske radikaler holdes på plads fysisk, og det magnetiske momentum blev holdt mellem de forskellige materialer, " siger Benedetta Casu. Hun siger, at det fungerede godt. Men, hun siger, situationen ændrede sig fuldstændig, da der var en lille defekt på den relevante overflade af rutilen – dvs. hvis krystaloverfladerne ikke var ideelt ordnet. "I det tilfælde, det organiske radikal bundet kemisk til defektens reaktive punkt, udsletter det magnetiske momentum, " forklarer Casu.

Denne tilgang med kombinationen af ​​røntgenspektroskopi og teoretiske beregninger viste sig at være meget nyttig til at hjælpe forskerne med at forstå mekanismerne ved denne komplekse grænseflade, ifølge Casu. Forskerne havde brug for at beskrive både de involverede elektriske ladninger såvel som spindet. For første gang blev det klart, hvilke vigtige påvirkninger der opstår fra overfladedefekter ved en af ​​disse grænseflader. "Det er et nøgleresultat, lige gyldige i kemi og i fysik såvel som for materialevidenskab, " siger Casu.