Ab initio investigation of the role of the bridging atoms to the spin transferability between magnetic centrers

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Während magnetische Festplatten zunehmend der Konkurrenz von auf Halbleitern basierenden Festkörperlaufwerken (solid state drives) als Datenspeicher ausgesetzt sind, gewinnt der Spin-Freiheitsgrad für CPU-Applikationen an Attraktivität. Dennoch ist die auf Halbleitern basierende Elektronik nicht in der Lage, dieselbe Geschwindigkeit und Spininformationsdichte zu erreichen, wie sie magnetische Multi-Zentren-Nanostrukturen (Cluster und Moleküle) von ihrer Struktur her liefern können. Eine Grundvoraussetzung, damit solche Strukturen eine logische Funktion zeigen können, ist die Möglichkeit, Spins nicht nur lokal zu schalten, sondern sie auch von einem magnetischen Zentrum zum anderen zu transferieren. Neue Studien haben die Realisierbarkeit von Prozessen gezeigt, in denen der Spin in magnetischen Multi-Zentren-Molekülen transferiert wird. Allerdings waren nur in einem kleinen Anteil der untersuchten Moleküle solche Prozesse möglich, während sie bei der Mehrheit scheiterten.Demzufolge stellt die ab initio systematische Untersuchung dieser Frage auf quantenmechanischer Basis ein zeitgemäßes Forschungsvorhaben dar, welches genau der Gegenstand dieser Studie ist. Insbesondere und trotz enormen Bedarfs ist noch weitgehend unerforscht, wie das elektronische Verbrücken von benachbarten magnetischen Zentren (hier Fe, Co und Ni Atomen) die Spintrans-ferabilität und somit die logische Funktionalität von magnetischen Multi-Zentren-Molekülen beeinflusst. Diese Frage schließt die Untersuchung des Spintransfers als Funktion des elektronischen Charakters („Metallizität“ im Vergleich zum „Isolatorcharakter“ der Brückenatome, z.B. Na, Mg oder Al im Ver-gleich zu O, B oder H, wobei natürlich eine kleine Anzahl von Metallatomen für die völlige Entfaltung eines metallischen Zustandes nicht ausreicht), der Anzahl der verbrückenden Atome, der Länge der Brücke, die Anzahl der Elektronen pro Brückenatom und die Spin- und Ladungspolarisation der Brückenatome ein.