Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spins haltbar gemacht

19.12.2016

An der Universität Regensburg beschäftigen sich Physiker in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Sonderforschungsbereich „Spinphänomene in reduzierten Dimensionen (SFB 689)“ mit der Spinelektronik. Eine Arbeitsgruppe um Prof. Dr. John Schliemann, Professur für Theoretische Physik, erforscht seit mehr als zehn Jahren die Strukturen von Spins und hat jetzt herausgefunden, dass persistente Strukturen auch in allgemeinerer Geometrie möglich sind.

In der elektronischen Datenverarbeitung werden typischerweise Elektronen aufgrund ihrer elektrischen Ladung in Halbleiterstrukturen bewegt. Zur Speicherung von Information in magnetischen Medien wird hingegen das magnetische Moment, d. h. der Spin, der Elektronen verwendet.


Die persistente Spinhelix. Die magnetischen Momente (Pfeile) bilden eine beständige schraubenartige Struktur, die sich über die gesamte Elektronenschicht ausdehnt.

Grafik: Michael Kammermeier

Die Spinelektronik möchte beides verbinden und auch den Elektronenspin zur Datenverarbeitung in Halbleitern nutzen. Ein Hauptproblem der Spinelektronik ist die Dekohärenz infolge von Störstellen und Verunreinigungen in Halbleitern, welche durch die sogenannte Spin-Bahn-Kopplung zu einer endlichen "Lebensdauer" der Elektronenspins führt.

In räumlich zweidimensionalen Schichtstrukturen ("Quantentrögen") können für geeignete Systemparameter jedoch langlebige schraubenförmige Spintexturen ("persistente Spinhelizes") entstehen. An der theoretischen Vorhersage solcher Spinstrukturen war die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. John Schliemann bereits im Jahr 2003 unmittelbar beteiligt, die wissenschaftliche Prognose Schliemanns wurde seitdem durch zahlreiche experimentelle Befunde bestätigt.

Die Details solcher Spinhelizes hängen von der Orientierung der zweidimensionalen Schicht relativ zum dreidimensionalen Kristallgitter des Wirtshalbleiters ab. Letzteres ist vom kubischen Typ, so dass man es sich – ähnlich wie beim Kochsalz– aus Würfeln aufgebaut vorstellen kann. Ein Würfel besitzt drei verschiedene Sorten von Spiegelebenen, die den Würfel (und damit das Kristallgitter) ineinander überführen.

Bislang konzentrierten sich die Untersuchungen auf jene drei Symmetrieebenen des zugrundeliegenden kubischen Gitters. Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. John Schliemann konnte jedoch vor kurzem zeigen, dass derartige persistente Strukturen auch in allgemeinerer Geometrie möglich sind und hierfür notwendige und hinreichende Bedingungen ableiten. Im Ergebnis kann die Elektronenschicht auch "schief" im Halbleiter liegen und dennoch perfekte Spinkohärenz aufweisen.

Diese Ergebnisse dürften für weitere Belebung der intensiven experimentellen Untersuchungen sorgen, von der Fachzeitschrift Physical Review Letters wurden sie im Dezember 2016 als Titelthema ausgewählt: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.236801)

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. John Schliemann
Universität Regensburg
Professur für Theoretische Physik
Telefon: 0941 943-2037
E-Mail: john.schliemann@physik.uni-regensburg.de

Claudia Kulke | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-regensburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen
19.06.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics