Terahertz-Experten ebnen Weg in die Gigabit-Gesellschaft

Mit Hilfe der Terahertz-Anlage TELBE im ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen des HZDR können die Forscher die benötigten magnetischen Materialien untersuchen. Quelle: HZDR/F. Bierstedt

„TRANSPIRE könnte ganz neue Perspektiven in der Telemedizin, Informationstechnologie und Sicherheitstechnik eröffnen“, erklärt Spinelektronik-Expertin Dr. Alina Deac vom HZDR-Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung. Bei ihr werden alle Fäden zusammenlaufen: Ihre Forschergruppe für „Spinelektronik“ soll die ersten Prototypen für die Turbosender und -empfänger bauen.

Um die dafür benötigten neuen magnetischen Materialien zu untersuchen, kann die internationale Forschergruppe auf ganz besondere Technik zurückgreifen: Ihnen steht im HZDR die Strahlenquelle TELBE zur Verfügung. „Diese Forschungsanlagen sind weltweit einzigartig“, betont Dr. Michael Gensch, der mit seiner HZDR-Gruppe für „THz getriebene Phänomene“ ebenfalls federführend an dem Projekt beteiligt ist.

Bereits in einer im Frühsommer diesen Jahres publizierten Arbeit hatten Wissenschaftler vom HZDR und vom Trinity College in Dublin gemeinsam entdeckt, dass sich mit speziell designten dünnen Materialschichten Terahertz-Strahlung mit präzise einstellbarer Wellenlänge erzeugen lässt. Die Frequenz dieser Strahlung ist etwa hundertmal höher als die derzeit für den Datenfunk in heutigen WLAN-Netzen eingesetzte Strahlung im Gigahertzbereich.

Mit ihren Kollegen Arne Brataas von der Universität in Trondheim (Norwegen) und Emile de Rijk von der Firma SWISSto12 aus der Schweiz wollen die Experten aus Dresden und Dublin nun eine praxistaugliche und wirtschaftlich verwertbare Technologie entwickeln. Turbodatenfunk ist einer der vielen möglichen kommerziellen Anwendungen.

Der Clou ist die um Größenordnungen höhere Datenübertragungsrate, die es erlauben würde, über eine Milliarde Bits pro Sekunde (Gigabit pro Sekunde) zu transportieren – seien es Fotos, Videos, Tomographie-Scans aus Krankenhäusern, Spracherkennungsdaten, Roboter-Steuerbefehle oder Straßenraum-Analysen durch automatisch fahrende Autos.

Für ihr Entwicklungsprojekt „Terahertz RAdio communication using high aNistropy SPIn torque Resonators“ (TRANSPIRE) hatten die Partner aus dem europäischen Zukunftstechnologie-Programm „Future and Emerging Technologies – Open” (FET Open) eine Unterstützung beantragt. Dass sie letztlich einen Zuschlag bekamen, war alles andere als selbstverständlich: Von 544 Anträgen kamen nur weniger als 22 zum Zuge.

Die Federführung für das Gesamtprojekt übernimmt Prof. Plamen Stamenov vom Trinity College Dublin und der irischen Wissenschaftsstiftung AMBER: „Die Förderung ist eine Anerkennung für unsere Arbeit an der Physik spinpolarisierter Materialien in den vergangenen fünf bis zehn Jahren, aber auch für die Qualität und Expertise unserer Kooperationspartner in Deutschland, Norwegen und der Schweiz. Ich hoffe, dass wir damit die Fundamente für die Hochgeschwindigkeits-Datennetze der Zukunft legen.“ TRANSPIRE zielt letztlich darauf, eine preiswerte, kompakte und zuverlässige Terahertz-Technologie zu entwickeln, die bei Raumtemperatur funktioniert und die nächste Welle der „Big Data“-Revolution unterstützt.

Publikation:
N. Awari u. a.: “Narrow-band tunable terahertz emission from ferrimagnetic Mn3-xGa thin films”, in Applied Physics Letters 109 (2016), 032403, DOI: 10.1063/1.4958855.

Weitere Informationen:
Dr. Michael Gensch
Institut für Strahlenphysik am HZDR
Tel. +49 351 260-2464
E-Mail: m.gensch@hzdr.de

Dr. Alina Deac
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR
Tel. +49 351 260-3709
E-Mail: a.deac@hzdr.de

Medienkontakt:
Christine Bohnet | Pressesprecherin und Leitung HZDR-Kommunikation
Tel. +49 351 260-2450 oder +49 160 969 288 56 | E-Mail: c.bohnet@hzdr.de
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Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Das HZDR ist seit 2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Es hat fünf Standorte in Dresden, Grenoble, Freiberg, Leipzig und Schenefeld und beschäftigt rund 1.100 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 150 Doktoranden.

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