La spintronique ou l'électronique de spin, contrairement à l'électronique conventionnelle, utilise le spin des électrons pour la détection, stockage d'informations, transport, et le traitement. Les avantages potentiels sont la non-volatilité, augmentation de la vitesse de traitement des données, diminution de la consommation électrique, et des densités d'intégration plus élevées par rapport aux dispositifs à semi-conducteurs conventionnels. La spintronique moléculaire vise l'étape ultime vers la miniaturisation de la spintronique en s'efforçant de contrôler activement les états de spin de molécules individuelles. Des chimistes et des physiciens de l'Université de Kiel se sont associés à des collègues français et suisses pour concevoir, déposer et actionner des commutateurs de spin moléculaires uniques sur des surfaces. Les molécules nouvellement développées présentent des états de spin stables et ne perdent pas leur fonctionnalité lors de l'adsorption sur les surfaces. Ils présentent leurs résultats dans le numéro actuel de Nature Nanotechnologie .

Les états de spin des nouveaux composés sont stables pendant au moins plusieurs jours. "Ceci est réalisé par une astuce de conception qui ressemble aux circuits électroniques fondamentaux des ordinateurs, les soi-disant tongs. La bistabilité ou la commutation entre 0 et 1 est réalisée en rebouclant le signal de sortie vers l'entrée, " explique le physicien expérimental Dr. Manuel Gruber de l'Université de Kiel. Les nouvelles molécules ont trois propriétés qui sont couplées les unes aux autres dans une telle boucle de rétroaction :leur forme (plane ou plate), la proximité de deux sous-unités, appelé coordination (oui ou non), et l'état du spin (spin élevé ou spin faible). Ainsi, les molécules sont bloquées soit dans l'un soit dans l'autre état. Lors de la sublimation et du dépôt sur une surface d'argent, les commutateurs s'auto-assemblent en matrices hautement ordonnées. Chaque molécule d'un tel réseau peut être adressée séparément avec un microscope à effet tunnel et commutée entre les états en appliquant une tension positive ou négative.

"Notre nouveau commutateur de spin réalise en une seule molécule ce qui nécessite plusieurs composants tels que des transistors et des résistances dans l'électronique conventionnelle. C'est un grand pas vers une miniaturisation plus poussée, » expliquent le Dr Manuel Gruber et le Pr Dr Rainer Herges, chimiste organique. La prochaine étape sera d'augmenter la complexité des composés pour mettre en œuvre des opérations plus sophistiquées.

Les molécules sont les plus petites constructions qui peuvent être conçues et construites avec une précision atomique et des propriétés prévisibles. Leur réponse aux stimuli électriques ou optiques et leurs fonctionnalités chimiques et physiques conçues sur mesure en font des candidats uniques pour développer de nouvelles classes de dispositifs tels que des catalyseurs de surface contrôlables ou des dispositifs optiques.