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Dienstag, 27 Oktober 2020 10:00

Quantenverschränkung bei Graphen-Nanostrukturen

von Dr.-Ing. Richard Suchentrunk
Geschätzte Lesezeit: 1 Minute

Graphen-Dreiecke von nur einigen Atomen Kantenlänge verhalten sich wie Quantenmagnete. Wenn zwei dieser Nanodreiecke verbunden werden, findet eine „Quantenverschränkung“ ihrer magnetischen Momente statt: Die Struktur wird antiferromagnetisch. Dies könnte ein Durchbruch für künftige magnetische Materialien sein und ein weiterer Schritt Richtung Spintronik.

Graphen hat zahlreiche herausragende Eigenschaften. Dass es sogar magnetisch sein kann, konnte ein Team von Empa-Forschenden im vergangenen Jahr zeigen: Es gelang ihnen, ein Molekül in der Form einer Smoking-Fliege zu synthetisieren, das besondere magnetische Eigenschaften hat. In den letzten drei Jahren gelang es dann auch mehreren Teams, darunter dem Empa-Team, mittels chemischer Synthesen im Ultrahochvakuum so genannte Triangulene herzustellen, die aus nur wenigen Dutzend Kohlenstoffatomen bestehen. Sind zwei davon über eine einzelne Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung miteinander verbunden (so genannte Triangulen-Dimere), so bleibt nicht nur ihr Magnetismus erhalten; ihre magnetischen Momente sollten zudem einen „quantenverschränkten“ Zustand bilden. Das heißt: Der Spin, das Drehmoment ihrer ungepaarten Elektronen sollte in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Dieser Zustand ist als antiferromamagnetischer (oder Spin-0) Zustand bekannt.

Darüber hinaus sagte die Theorie auch voraus, dass es möglich sein sollte, die Triangulen-Dimere in einen Zustand anzuregen, in dem ihre Spins nicht mehr perfekt ausgerichtet sind (Spin-1-Zustand).

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 10
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Dr.-Ing. Richard Suchentrunk

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