Ultraschnelle Spin-Manipulation bei Terahertz-Frequenzen

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.

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arö/IR/Uni Göttingen