Gold ist ein einzigartiges Metall, das nicht nur durch seinen Glanz, sondern auch durch seine chemische Beständigkeit und seine einzigartigen physikalischen Eigenschaften besticht. Auf der Oberfläche von Gold gibt es besondere Elektronen, die nicht im normalen Atomgitter eingebunden sind. Diese Elektronen bilden Doppelringe, die aus einem äußeren und einem inneren Ring bestehen. Die Richtung der Elektronen in diesen Ringen war lange Zeit umstritten. Einige Analysen deuteten darauf hin, dass die Spins im Außenkreis im Uhrzeigersinn zeigen, im Innenkreis dagegen in die entgegengesetzte Richtung. Andere Experimente ergaben jedoch das Umgekehrte.

Jetzt haben Wissenschaftler mit einer neuen Messmethode herausgefunden, dass die Spins im äußeren Elektronenband des Doppelrings im Uhrzeigersinn zeigen, während die inneren Spins gegen den Uhrzeigersinn zeigen. Diese Entdeckung ist wichtig für die Forschung und für die Nutzung von Gold in der Technik, insbesondere in der Quantenforschung und Materialwissenschaft.

Die neue Messmethode

Die Wissenschaftler nutzten eine besondere Variante des Photoelektronen-Impuls-Mikroskops (PMM). Dieses schlägt Elektronen aus der Goldoberfläche heraus und misst deren Energie und Impuls. Um die ursprüngliche Spinrichtung der Goldelektronen zu ermitteln, kombinierten die Physiker dies mit einem sogenannten Spin-Rotator. Dieser ist jeweils nur für Elektronen bestimmter Spinrichtungen sensibel.

Bedeutung der Entdeckung

Die Entdeckung der Spinrichtung der Elektronen auf Goldoberflächen ist von großer Bedeutung für die Materialforschung und die Entwicklung neuer Technologien. Die von den Physikern genutzte Methode kann nun dafür genutzt werden, die Spinmuster anderer Materialien zu kartieren. Das könnte auch dazu beitragen, die Spintronik voranzubringen.