Gute Aussichten für Altermagnete in der spinbasierten Elektronik

Kristallstruktur von altermagnetischem CrSb: Die farbigen Blasen um die Cr-Atome (kleine blaue Kugeln) entsprechen Iso-Spindichteflächen. Ihre Anisotropie ermöglicht spinpolarisierte Ströme.
Abb./©: Libor Šmejkal und Anna Birk Hellenes / JGU

Verbindung CrSb zeigt vielversprechende Eigenschaften für elektronische Anwendungen.

Altermagnete stellen eine neue Materialklasse im Magnetismus dar, die neue Anwendungen in der spinbasierten Elektronik ermöglichen könnte. Ihr magnetisch geordneter Zustand besteht aus einer antiparallelen Anordnung von mikroskopischen magnetischen Momenten, den Spins, so wie bei Antiferromagneten. Im Gegensatz zum Antiferromagnetismus ermöglicht der altermagnetische Zustand ohne Nettomagnetisierung jedoch die Erzeugung elektrischer Ströme mit einer Spinpolarisation, wie sie in der spinbasierten Elektronik benötigt wird. Damit vereinen Altermagnete die Vorteile von Antiferromagneten, das heißt eine ultraschnelle Dynamik, und Ferromagneten, also eine große Spinpolarisation.

In Zusammenarbeit mit einem Theorie-Team unter der Leitung von Prof. Dr. Jairo Sinova und Dr. Libor Šmejkal haben die Experimentalphysikerin Dr. Sonka Reimers und ihre Kollegen des Kläui-Labors an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in einer intermetallischen Chrom-Antimon-Verbindung – CrSb – eine altermagnetische elektronische Bandaufspaltung in Verbindung mit Spinpolarisation nachgewiesen. „Die Größe dieser Aufspaltung, die in einem guten Leiter und bei Raumtemperatur beobachtet wurde, ist außergewöhnlich und vielversprechend im Hinblick auf elektronische Anwendungen altermagnetischer Materialien“, sagt Prof. Dr. Martin Jourdan, Koordinator der Studie, die in Nature Communications veröffentlicht wurde.

Bildmaterial:
https://download.uni-mainz.de/presse/08_physik_komet_altermagnetismus_crsb.jpg
Kristallstruktur von altermagnetischem CrSb: Die farbigen Blasen um die Cr-Atome (kleine blaue Kugeln) entsprechen Iso-Spindichteflächen. Ihre Anisotropie ermöglicht spinpolarisierte Ströme.
Abb./©: Libor Šmejkal und Anna Birk Hellenes / JGU

Weiterführende Links:
https://www.klaeui-lab.physik.uni-mainz.de/ – Kläui-Lab am Institut für Physik
https://www.iph.uni-mainz.de/ – Institut für Physik an der JGU

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Martin Jourdan
Physik der Kondensierten Materie
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-23635
E-Mail: jourdan@uni-mainz.de
https://www.klaeui-lab.physik.uni-mainz.de/martin-jourdan/

Originalpublikation:

Sonka Reimers et al.
Direct observation of altermagnetic band splitting in CrSb thin films
Nature Communications, 8. März 2024
DOI: 10.1038/s41467-024-46476-5
https://www.nature.com/articles/s41467-024-46476-5

https://presse.uni-mainz.de/news/

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Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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