Magnetische opslagmedia zoals harde schijven hebben een revolutie teweeggebracht in de verwerking van informatie:we zijn gewend om met enorme hoeveelheden magnetisch opgeslagen gegevens om te gaan terwijl we vertrouwen op zeer gevoelige elektronische componenten. En hopen de datacapaciteit verder te vergroten door steeds kleinere componenten. Samen met experts uit Grenoble en Straatsburg, onderzoekers van KIT's Institute of Nanotechnology (INT) hebben een nanocomponent ontwikkeld op basis van een in de natuur waargenomen mechanisme.

Wat als de minuscule vorm van een onderdeel iemand ervan weerhoudt om de benodigde gereedschappen voor de vervaardiging ervan te ontwerpen? Een mogelijkheid zou kunnen zijn om de afzonderlijke onderdelen te "leren" om zelf te assembleren tot het gewenste product. Voor de fabricage van een elektronisch nano-apparaat, een team van INT-onderzoekers onder leiding van Mario Ruben nam een ​​truc uit de natuur over:synthetische lijmen werden zo op magnetische moleculen aangebracht dat deze zonder enige tussenkomst op de juiste posities op een nanobuisje vasthecht. In de natuur, groene bladeren groeien door een soortgelijk zelforganiserend proces zonder enige impuls van ondergeschikte mechanismen. Het toepassen van dergelijke principes bij de fabricage van elektronische componenten is een paradigmaverschuiving, een noviteit.

De nanoschakelaar is ontwikkeld door een Europees team van wetenschappers van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Grenoble, Institut de Physique et Chimie des Materiaux aan de Universiteit van Straatsburg, en KIT's INT. Het is een van de bijzondere kenmerken van de uitvinding dat, in tegenstelling tot de conventionele elektronische componenten, het nieuwe onderdeel bestaat niet uit materialen zoals metalen, legeringen of oxiden, maar geheel van zachte materialen zoals koolstofnanobuizen en -moleculen.

Terbium, het enige magnetische metaalatoom dat in het apparaat wordt gebruikt, is ingebed in organisch materiaal. Terbium reageert zeer gevoelig op externe magnetische velden. Informatie over hoe dit atoom langs dergelijke magnetische velden uitgelijnd is, wordt efficiënt doorgegeven aan de stroom die door de nanobuis vloeit. De Grenoble CNRS-onderzoeksgroep onder leiding van Dr. Wolfgang Wernsdorfer slaagde erin het magnetisme in de omgeving van de nanocomponent elektrisch uit te lezen. De aangetoonde mogelijkheid om elektrisch enkele magnetische moleculen aan te spreken, opent een compleet nieuwe wereld voor spintronica, waar geheugen, logica en mogelijk kwantumlogica kunnen worden geïntegreerd.

De functie van het spintronische nano-apparaat wordt beschreven in het julinummer van Natuurmaterialen voor lage temperaturen van ongeveer één graad Kelvin, dat is -272 graden Celsius. Het team van onderzoekers spant zich in om de werktemperatuur van het onderdeel in de nabije toekomst verder te verhogen.