Halbleiter, Supraleiter, Nanodrähte: DNA-Moleküle erstaunen Physiker mit einer Vielzahl elektronischer Eigenschaften. Nun entdeckten US-Wissenschaftler mit aufwändigen Computer-Simulationen, dass Erbgut-Stränge sogar das Fließen von Elektronen in Abhängigkeit von deren Polarisierung beeinflussen können. Damit könnten DNS-Moleküle einen interessanten Baustein für zukünftige molekulare Schaltkreise liefern, schreiben die Forscher im Fachblatt Applied Physics Letters.
Viele Experten sehen in dieser so genannten “Spintronik” die Zukunft der Computerchips. Dabei soll nicht mehr die elektrische Ladung eines Elektrons, sondern seine Eigendrehung, der Spin, zwischen den digitalen Basiswerten “0” und “1” unterscheiden. In ihren Modellen entdeckten nun Michael Zwolak und Massimiliano Di Ventra vom Virginia Polytechnic Institute, dass DNA-Moleküle Elektronen mit entgegengesetzten Spin unterschiedlich gut leiten sollten. Zwar verändert sich dieser “Magnetowiderstand” theoretisch nur um 26 Prozent, doch könnte dieser Wert für ein Elektronen-Ventil oder einen Spin-Schalter auf molekularer Ebene ausreichen.
Nun hoffen die beiden theoretischen Wissenschaftler, dass sie ihre Berechnungen bald im Experiment belegen können. In einem möglichen Aufbau müsste der DNS-Strang als Leiter zwischen zwei ferromagnetischen Elektroden auf Eisen oder Nickel-Basis eingespannt werden. Diese bilden ein äußeres magnetisches Feld, das den Spin der Elektronen bestimmt. Je nach Ausrichtung leitet das DNA-Molekül diese Elektronen weiter oder verwehrt ihnen den Weg: das Basis-Prinzip eines Spintronik-Schalters.
Jan Oliver Löfken
