Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetische Version des Tscherenkov-Effekts entdeckt

06.01.2014
Jülicher Physiker simulieren vielversprechenden Effekt zur Erzeugung von Spinwellen

Die Computer der Zukunft sollen schneller rechnen und weniger Energie verbrauchen. Möglich wird dies, wenn anstelle der Ladung von Elektronen ihr magnetisches Moment – der Spin – zur Datenverarbeitung genutzt wird.


Die Abbildung zeigt Spinwellen in einer Permalloy-Schicht von 10 Nanometern Dicke. Sie entstehen durch die Bewegung eines punktförmigen Magnetfelds von 40 Millitesla Stärke, vergleichbar mit der Stärke eines handelsüblichen Hufeisenmagnets, mit einer Geschwindigkeit von 1180 Metern pro Sekunde oder 4248 Kilometern pro Stunde. Der Magnetfeldpuls und seine Bewegungsrichtung sind durch den gelben Würfel und Pfeil markiert. Die orangene Linie markiert die vordere, die rote Linie die hintere Wellenfront.

Quelle: Forschungszentrum Jülich

Elektronen müssen dann nicht mehr fließen, sondern lediglich die Spininformation weitergeben. Forscher aus Jülich, Straßburg und Shanghai haben nun einen für die Umsetzung dieses Konzepts vielversprechenden neuen physikalischen Effekt simuliert.

Dabei handelt es sich um eine magnetische Version des bekannten Tscherenkov-Effekts. Mit seiner Hilfe könnten sich Spinwellen mit definierten Frequenzen einfacher als bisher gedacht erzeugen lassen. Die Forschungsergebnisse sind in der internationalen Fachzeitschrift "Physical Review B" nachzulesen (DOI: 10.1103/PhysRevB.88.220412).

Die theoretischen Physiker vom Forschungszentrum Jülich, dem französischen Forschungszentrum CNRS in Straßburg sowie der chinesischen Universität Shanghai zeigten mit Hilfe von Computersimulationen, dass Spinwellen entstehen, wenn ein magnetischer Feldpuls schnell genug an einem magnetischen Material wie Permalloy entlang läuft.

"Schnell genug bedeutet, der Puls muss sich schneller bewegen, als sich die Spinwellen im Material ausbreiten können", erläutert Dr. Attila Kákay vom Jülicher Peter Grünberg Institut. "Zur Erzeugung des Pulses stehen eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Verfügung", berichtet der Physiker, "unter anderem elektrischer Strom oder Laserpulse."

Die Forscher tauften das neue Phänomen "Spin-Tscherenkov -Effekt", in Anlehnung an den bekannten Tscherenkov-Effekt, der auftritt, wenn geladene Teilchen schneller durch Wasser gleiten als das Licht. Dann zeigt sich ein bläuliches Leuchten, die Tscherenkov-Strahlung. Sie entsteht, weil die geladenen Teilchen die Atome des Wassers längs ihrer Flugbahn zu elektrischen Schwingungen anregen und dadurch elektromagnetische Wellen erzeugen. Ähnlich wie bei einem Überschallflug entsteht dabei ein Überlichtkegel.

Beim Spin-Tscherenkov-Effekt entstehen ebenfalls kegelförmige Wellenfronten – allerdings sind sie magnetisch und besitzen eine andere Geometrie: eine Wellenfront läuft dem magnetischen Feldpuls voraus, eine weitere folgt ihm. Die Frequenz der Spinwellen lässt sich durch die Geschwindigkeit einstellen, mit der sich der magnetische Feldpuls bewegt, fanden die Forscher heraus. Dies ist essentiell für eine technische Nutzung.

Die Forscher glauben, dass es sich beim Tscherenkov-Effekt um ein universelles Phänomen handelt. Nach ihren Berechnungen lässt es sich in ganz unterschiedlich geformten Magneten erzeugen, sowohl in dünnen Streifen als auch in Dünnschichtsystemen, aber auch in Bulkmaterialien. Deshalb erwarten sie, dass experimentelle Belege für den Effekt bald erfolgen werden.

Originalveröffentlichung:

Spin-Cherenkov Effect and magnonic Mach cones;
Ming Yan, Attila Kákay, Christian Andreas, Riccardo Hertel;
Physical Review B, Volume 88, Issue 22, published online: 30 December 2013; DOI: 10.1103/PhysRevB.88.220412

Weitere Informationen:

Peter Grünberg Institut - Elektronische Eigenschaften (PGI-6)
http://www.fz-juelich.de/pgi/pgi-6/DE/Home/home_node.html;
jsessionid=415FCFDA39343E9BBDBD70F9E38D2E97
Ansprechpartner:
Dr. Attila Kákay,
Peter Grünberg Institut - Elektronische Eigenschaften (PGI-6):,
Forschungszentrum Jülich, Tel. 02461 61-6660, E-Mail: a.kakay@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Angela Wenzik, Wissenschaftsjournalistin, Forschungszentrum Jülich,
Tel. 02461 61-6048, E-Mail: a.wenzik@fz-juelich.de

Angela Wenzik | Forschungszentrum Jülich GmbH
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise