Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartiger Mechanismus zur Erzeugung und Nutzung von Spinströmen

22.08.2011
Ströme von bestimmten quantenmechanischen Spins bilden eine Alternative zu elektrischen Strömen in elektronischen Bauelementen. Man kann diese sogenannten Spinströme möglicherweise verlustfrei übertragen, was sie sehr attraktiv für die Spintronik, einer neuen Form von Elektronik macht.

Japanische Forscher um Prof. Eiji Saitoh in Sendai und Prof. Sadamichi Maekawa in Tokai haben gemeinsam mit Prof. Burkard Hillebrands von der TU Kaiserslautern (Fachbereich Physik und Landesforschungszentrum OPTIMAS) gezeigt, dass Spinströme mit Schallwellen erzeugt werden können.


Speziell aufgebrachte Doppellagen-Streifen aus einer Nickel-Eisen-Legierung und Platin.

Weiterhin fanden sie, dass Spinströme auf isolierenden nichtmagnetischen Substraten auch durch einen weiteren Effekt, den sogenannten langreichweitigen Spin-Seebeck-Effekt erzeugt werden können: man nehme ein solches Substrat mit speziellen aufgebrachten Doppellagen-Streifen aus einer Nickel-Eisen-Legierung und Platin (siehe Schema) und heize es an einer Seite, so dass es einem räumlichen Temperaturverlauf erhält. Temperatur erzeugt Quanten von Schallanregungen, sogenannten Phononen.

In einem Temperaturgefälle diffundieren diese zu oder weg von einem Streifen und erzeugen dabei, so die experimentelle Beobachtung, einen Spinstrom im Streifen. Diese Grundlagenentdeckung, die noch einer genauen theoretischen Erklärung bedarf, eröffnet ganz neue Möglichkeiten zum Entwurf neuartiger Bauelemente für die Informationsverarbeitung. So kann zum Beispiel durch die Messung des Spinstroms die Position des Doppellagen-Streifen auf dem Substrat bestimmt werden.

Was sind nun Spinströme? Neben der negativen elektrischen Ladung besitzt ein Elektron auch eine Rotation um sich selbst, den Spin, der wie ein kleiner Elementarmagnet verstanden werden kann. Weil wir hier in der Welt der Quantenmechanik sind, können diese Elementarmagnete in einem Magnetfeld nur parallel oder antiparallel zum Magnetfeld ausgerichtet sein. Diese beiden Richtungen können für Anwendungen in der Logik als logische "Null" oder "Eins" genutzt werden. Spinströme werden durch sich bewegende Spins gebildet und sie sind daher sehr gut zur Übertragung und Verarbeitung von logischen Werten geeignet.

Es erfolgen gegenwärtig große Forschungsanstrengungen, Spinströme zu erzeugen und zu detektieren und so für Anwendungen nutzbar zu machen. Die hier berichtete Entdeckung ist daher ein wichtiger Meilenstein. Die höchst angesehene Zeitschrift "Nature Materials" berichtet in ihrer Online-Ausgabe vom 21. August über die hier vorgestellten Ergebnisse1.

1 Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping, K Uchida, H. Adachi, T. An, T. Ota, M. Toda, B. Hillebrands, S. Maekawa, E. Saitoh, Nature Materials Advanced Online Publication, 21. August 2011 (DOI: 10.1038/NMAT3099).

Kontakt: Prof. Dr. Burkard Hillebrands, e-mail: vphillebrands@uni-kl.de

Thomas Jung | TU Kaiserslautern
Weitere Informationen:
http://www.uni-kl.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All
24.01.2017 | Leibniz Universität Hannover

nachricht European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen
24.01.2017 | European XFEL GmbH

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: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie