Spintronica of spin-elektronica gebruikt in tegenstelling tot conventionele elektronica de spin van elektronen voor het waarnemen, informatie opslag, vervoer, en verwerking. Potentiële voordelen zijn niet-vluchtigheid, hogere gegevensverwerkingssnelheid, verminderd stroomverbruik, en hogere integratiedichtheden in vergelijking met conventionele halfgeleiderapparaten. Moleculaire spintronica streeft naar de ultieme stap naar miniaturisering van spintronica door te streven naar actieve controle van de spintoestanden van individuele moleculen. Chemici en natuurkundigen van de Universiteit van Kiel hebben hun krachten gebundeld met collega's uit Frankrijk en Zwitserland om te ontwerpen, deponeren en bedienen van enkele moleculaire spinschakelaars op oppervlakken. De nieuw ontwikkelde moleculen hebben stabiele spintoestanden en verliezen hun functionaliteit niet bij adsorptie op oppervlakken. Ze presenteren hun resultaten in het huidige nummer van Natuur Nanotechnologie .

De spintoestanden van de nieuwe verbindingen zijn ten minste enkele dagen stabiel. "Dit wordt bereikt door een ontwerptruc die lijkt op de fundamentele elektronische circuits in computers, de zogenaamde flip-flops. Bistabiliteit of schakelen tussen 0 en 1 wordt gerealiseerd door het uitgangssignaal terug te lussen naar de ingang, ", zegt experimenteel fysicus Dr. Manuel Gruber van de Universiteit van Kiel. De nieuwe moleculen hebben drie eigenschappen die in zo'n feedbacklus aan elkaar gekoppeld zijn:hun vorm (vlak of plat), de nabijheid van twee subeenheden, coördinatie genoemd (ja of nee), en de spin-status (high-spin of low-spin). Dus, de moleculen zijn opgesloten in de ene of de andere toestand. Na sublimatie en afzetting op een zilveren oppervlak, de schakelaars assembleren zichzelf tot zeer geordende arrays. Elk molecuul in zo'n array kan afzonderlijk worden geadresseerd met een scanning tunneling-microscoop en tussen de toestanden worden geschakeld door een positieve of negatieve spanning aan te leggen.

"Onze nieuwe spin-schakelaar realiseert in slechts één molecuul wat verschillende componenten nodig heeft, zoals transistors en weerstanden in conventionele elektronica. Dat is een grote stap in de richting van verdere miniaturisering, " Dr. Manuel Gruber en organisch chemicus Prof. Dr. Rainer Herges leggen uit. De volgende stap zal zijn om de complexiteit van de verbindingen te vergroten om meer geavanceerde operaties uit te voeren.

Moleculen zijn de kleinste constructies die kunnen worden ontworpen en gebouwd met atomaire precisie en voorspelbare eigenschappen. Hun reactie op elektrische of optische stimuli en hun speciaal ontworpen chemische en fysische functionaliteit maken hen tot unieke kandidaten om nieuwe klassen van apparaten te ontwikkelen, zoals regelbare oppervlaktekatalysatoren of optische apparaten.