Ultraschnelle Spin-Manipulation bei Terahertz-Frequenzen
Ein ultraschneller Spinstrom führt zur Emission elektromagnetischer Wellen im Terahertz-Bereich. © H. D. Wöhrle/Universität Göttingen
Ein internationales Team hat einen Weg entdeckt, um Spins in einer bislang unerreichten Geschwindigkeit zu steuern. Dies ist für Datenverarbeitung und –Speicherung interessant. Sie nutzten dafür Femtosekunden-Laserpulse über einen weiten Energiebereich bis zu Terahertz-Frequenzen. An der Arbeit waren Forscher vom Fritz-Haber-Institut, der Universitäten Göttingen und Uppsala sowie vom Forschungszentrum Jülich und Helmholtz-Zentrum Berlin beteiligt; ihre Ergebnisse sind nun in der Online-Ausgabe von Nature Nanotechnology publiziert.
Die Wissenschaftler entwickelten ein wenige Nanometer dickes Schichtsystem aus unterschiedlichen Metallen. Durch einen ultrakurzen Laserpuls angeregt, entsteht darin ein so genannter Spinstrom. Dieser ebenfalls ultrakurze Spinstrom kann sehr gezielt beeinflusst werden, sowohl was seine Form als auch seine Dauer betrifft. Der Spinstrom lässt sich nach der Speicherung in einen konventionellen Ladungsstrom umwandeln, der wiederum elektromagnetische Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich erzeugt. Durch den Einsatz von unterschiedlichen Materialien wie Ruthenium oder Gold konnten die Forscher das Spektrum der elektromagnetischen Wellen steuern. Die Ergebnisse könnten es ermöglichen, neue Materialien zu entwerfen, in denen magnetische Muster deutlich schneller gespeichert werden können.
Originalveröffentlichung: T. Kampfrath et al. „Terahertz spin current pulses controlled by magnetic heterostructures”, Nature Nanotechnology 2013, doi: http://dx.doi.org/10.1038/NNANO.2013.43.
Zur Presseinfo der Universität Göttingen:
arö/IR/Uni Göttingen
- Perowskit-Forschung: Hybridmaterialien als hochempfindliche RöntgendetektorenNeue organisch-anorganische Hybridmaterialien auf Basis von Wismut sind hervorragend als Röntgendetektoren geeignet, sie sind deutlich empfindlicher als handelsübliche Röntgendetektoren und langzeitstabil. Darüber hinaus können sie ohne Lösungsmittel durch Kugelmahlen hergestellt werden, einem umweltfreundlichen Syntheseverfahren, das auch in der Industrie genutzt wird. Empfindlichere Detektoren würden die Strahlenbelastung bei Röntgenuntersuchungen erheblich reduzieren.
- Energiespeicher: BAM, HZB und HU Berlin planen gemeinsames Berlin Battery LabDie Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und die Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) haben ein Memorandum of Understanding (MoU) zur Gründung des Berlin Battery Lab unterzeichnet. Das Labor wird die Expertise der drei Institutionen bündeln, um die Entwicklung nachhaltiger Batterietechnologien voranzutreiben. Die gemeinsame Forschungsinfrastruktur soll auch der Industrie für wegweisende Projekte in diesem Bereich offenstehen.
- BESSY II: Einblick in ultraschnelle Spinprozesse mit FemtoslicingEinem internationalen Team ist es an BESSY II erstmals gelungen, einen besonders schnellen Prozess im Inneren eines magnetischen Schichtsystems, eines Spinventils, aufzuklären: An der Femtoslicing-Beamline von BESSY II konnten sie die ultraschnelle Entmagnetisierung durch spinpolarisierte Stromimpulse beobachten. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von spintronischen Bauelementen für die schnellere und energieeffizientere Verarbeitung und Speicherung von Information. An der Zusammenarbeit waren Teams der Universität Straßburg, des HZB, der Universität Uppsala sowie weiterer Universitäten beteiligt.