Für die Miniaturisierung elektronischer Bauteile

Zuletzt aktualisiert 1. Dezember 2015.

Der Fachbereich Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und die Infineon AG (Warstein) haben erstmals die beste Dissertation des Jahres ausgezeichnet. Der mit 2500 Euro dotierte Infineon-Promotionspreis wurde in diesem Jahr Dr. Benjamin Göhler vom Physikalischen Institut verliehen.

Er wird damit für seine Dissertation ausgezeichnet, die er in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Helmut Zacharias angefertigt hat. Der Infineon-Promotionspreis wurde am Freitag, 19. Juli, während der Promotionsfeier des Fachbereichs Physik überreicht.

Infineon-Promotionspreis geht an Physiker Dr. Benjamin Göhler / Auszeichnung am Fachbereich Physik erstmals vergeben

Die prämierte Arbeit befasst sich mit der Beobachtung, dass DNA-Moleküle auf einer Goldoberfläche einen Einfluss auf den Spin von Elektronen haben, die sich durch die Moleküle hindurch bewegen. Der Spin eines Elektrons ist ein sogenannter innerer Drehimpuls, den man so erklären kann, dass sich jedes Elektron um sich selbst dreht.

Beobachtet man eine willkürliche Anzahl von Elektronen, so ist die Richtung dieser Drehung über alle Raumrichtungen statistisch gleich verteilt. Mittelt man die Drehung dieser Elektronen, so beobachtet man keine resultierende Drehung, das heißt, man misst eine Spinpolarisation von Null. Würden sich dagegen überdurchschnittlich viele Elektronen in eine Richtung drehen, könnte man einen größeren Wert als Null messen und man spräche von einem „polarisierten“ Spin. Benjamin Göhler hat nun durch Experimente gezeigt, dass die Elektronen sich nach dem Durchgang durch eine Schicht von DNA-Molekülen bevorzugt in einer Richtung um sich selbst drehen. Die Elektronen werden also hinsichtlich ihrer Drehung gefiltert, es wird ein polarisierter Spin erzeugt – und dies ohne den Einfluss von magnetischen Feldern, die sonst zur Beeinflussung des Elektronenspins benutzt werden können.

Möglicherweise ist die schraubenähnliche Form der DNA-Moleküle der Grund für diesen Spinfilter-Effekt, der im Rahmen der Spintronik von Interesse ist. Die Spintronik gilt als die „Elektronik von morgen“, weil mit ihrer Hilfe eine schnellere Datenübertragung und Speicherung auf kleinstem Raum möglich werden soll. Im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Bauteile soll der Elektronenspin genutzt werden, weil er – wenn er bewusst eingestellt und detektiert werden kann – zur Informationsübertragung dienen kann.

Inzwischen wurde dieser Effekt auch bei einem Membranprotein beobachtet. Damit ergibt sich die Frage, ob ein spinpolarisierter Elektronentransfer auch in biologischen Systemen von Bedeutung ist.

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