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Stress and magnetism in chiral surfaces

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Mehr Wissen über metallische Oberflächen

Europäische Forscher arbeiten an einer Bewertung der stark vernachlässigten physikalischen Eigenschaften von metallischen Oberflächen, die zur Erzeugung bestimmter Moleküle verwendet werden. Mehr Wissen und besseres Verständnis zu diesem Thema könnte den Weg zu neuen und verbesserten magnetischen Speichermedien bereiten.

Industrielle Technologien

Chiralität bezeichnet einen Mangel an Symmetrie. Ein Molekül ist chiral, wenn es in zwei Zuständen existiert, von denen der eine das Spiegelbild des anderen ist, aber das Spiegelbild nicht auf das ursprüngliche Molekül abgebildet werden kann. Chirale und achirale metallische Oberflächen haben ein gewaltiges Potenzial zum Einsatz bei Trennprozessen, insbesondere beim Isolieren der mehr gewünschten der beiden Formen eines chiralen Moleküls. Der Hauptanteil der bisher geleisteten Forschung zur Chiralität von Oberflächen konzentrierte sich auf chemische Eigenschaften, was zum Teil auf deren Relevanz für die pharmazeutische Industrie zurückzuführen ist. Die Chiralität spielt allerdings eine wichtige Rolle in der "Spintronik", einem aufstrebenden Gebiet, in dem der den Elektronen eigene Spin zum Speichern, Verarbeiten und Übertragen von Informationen ausgenutzt wird. Das Projekt Chiramag ("Stress and magnetism in chiral surfaces") ging an den Start, um die physikalischen Eigenschaften chiraler Oberflächen - deren Moleküle auch mit Drehen und Wenden nicht zur Deckung gebracht werden können, also keine Spiegelsymmetrie aufweisen - zu bewerten. Die Forscher entschieden sich dafür, genau zu untersuchen, wie der Mangel an Symmetrie an einer chiralen Oberfläche in deren physikalische Eigenschaften übertragen wird, wobei der Schwerpunkt auf Oberflächenspannung und Magnetismus lag. Die Wissenschaftler wendeten Methoden der Dichtefunktionaltheorie an, um die elektronische Struktur der Oberflächen zu bewerten. Zu den bisherigen Aktivitäten zählen die Analyse der intrinsischen Oberflächenspannung, wobei ein Schwerpunkt auf der elektronischen Struktur lag, die Entwicklung von Software zur Erzeugung von Oberflächengeometrien mit exakten analytischen Methoden und die Analyse von Oberflächenzuständen und der magnetischen Struktur metallischer Oberflächen. Die Forscher stellten fest, dass die Oberflächenspannung stärker von der Art der vorhandenen Atome (d. h. dem speziellen metallischen Element) als von der detaillierte Oberflächenstruktur abhängig ist. Außerdem wurde der Grad der Symmetriebrechung, hervorgerufen durch Adsorption einer chiralen Verbindung auf einem achiralen Substrat, charakterisiert. Schließlich experimentierte das Team mit bestimmten Metalllegierungen für den Einsatz als metallische Substrate oder Oberflächen und charakterisierte diese. Die physikalische Charakterisierung metallischer chiraler und achiraler Oberflächen wird eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Spintronik-Geräte spielen. Potenzielle Anwendungen der Resultate werden Sensoren und die Datenspeicherung sein.

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