Spintronik eller spinnelektronik i motsats till konventionell elektronik använder elektronernas spinn för avkänning, informationslagring, transport, och bearbetning. Potentiella fördelar är icke-flyktighet, ökad databehandlingshastighet, minskad elförbrukning, och högre integrationstätheter jämfört med konventionella halvledarenheter. Molecular spintronics syftar till det ultimata steget mot miniatyrisering av spintronics genom att sträva efter att aktivt kontrollera spinntillstånden hos enskilda molekyler. Kemister och fysiker vid Kiel University gick samman med kollegor från Frankrike och Schweiz för att designa, deponera och styra enstaka molekylära spinnbrytare på ytor. De nyutvecklade molekylerna har stabila spinntillstånd och förlorar inte sin funktionalitet vid adsorption på ytor. De presenterar sina resultat i det aktuella numret av Naturens nanoteknik .

Spin-tillstånden för de nya föreningarna är stabila i åtminstone flera dagar. "Detta uppnås genom ett designtrick som liknar de grundläggande elektroniska kretsarna i datorer, de så kallade flip-flops. Bistabilitet eller växling mellan 0 och 1 realiseras genom att återföra utsignalen till ingången, " säger experimentfysikern Dr. Manuel Gruber från Kiel University. De nya molekylerna har tre egenskaper som är kopplade med varandra i en sådan återkopplingsslinga:deras form (plan eller platt), närheten till två underenheter, kallas koordination (ja eller nej), och spinntillståndet (högspin eller lågsnurr). Således, molekylerna är låsta antingen i det ena eller det andra tillståndet. Vid sublimering och avsättning på en silveryta, switcharna sätts ihop själv till högt ordnade arrayer. Varje molekyl i en sådan array kan adresseras separat med ett avsökningstunnelmikroskop och växlas mellan tillstånden genom att applicera en positiv eller negativ spänning.

"Vår nya spinnomkopplare realiserar på bara en molekyl vad som kräver flera komponenter som transistorer och motstånd i konventionell elektronik. Det är ett stort steg mot ytterligare miniatyrisering, " Dr Manuel Gruber och organisk kemist Prof. Dr. Rainer Herges förklarar. Nästa steg blir att öka komplexiteten hos föreningarna för att implementera mer sofistikerade operationer.

Molekyler är de minsta konstruktioner som kan designas och byggas med atomär precision och förutsägbara egenskaper. Deras svar på elektriska eller optiska stimuli och deras specialdesignade kemiska och fysiska funktionalitet gör dem till unika kandidater för att utveckla nya klasser av enheter som kontrollerbara ytkatalysatorer eller optiska enheter.