Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaiserslauterer Physiker weisen für Magnon-Quantenteilchen Supraströme bei Raumtemperatur nach

02.08.2016

Supraleiter zeigen faszinierende Quantenphänomene. Allerdings treten diese in der Regel nur bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt auf. Für bestimmte Quantenteilchen, die Magnonen, haben Physiker um Professor Dr. Burkard Hillebrands von der TU Kaiserslautern einen neuartigen Strom von Magnonen, einen Suprastrom, nun erstmals bei Raumtemperatur nachgewiesen. An der Arbeit waren auch theoretische Physiker aus Israel und der Ukraine beteiligt. Die Erkenntnisse könnten helfen, etwa die Datenverarbeitung wesentlich leistungsfähiger machen. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Physics“ veröffentlicht.

Das Verarbeiten von Daten schreitet rasant voran: Die Übertragung und die Speicherung müssen mit neuen Technologien mithalten und immer schneller werden – weltweit sind Forscher daher bemüht, neue Wege dafür zu finden.


Professor Dr. Burkhard Hillebrands, TU Kaiserslautern

Koziel/ TU Kaiserslautern

„Makroskopische Quantenzustände können hierbei künftig eine Rolle spielen“, sagt Professor Hillebrands. „Bei diesen faszinierenden Phänomenen können die Gesetze der Quantenwelt auf größere Strukturen übertragen werden. Das Phänomen der Supraleitung und damit Supraströme sind das vielleicht bekannteste Beispiel.“

Um die Gesetzmäßigkeiten der Quantenwelt bei Supraströmen besser zu verstehen, setzten die Kaiserslauterer Forscher zusammen mit Kollegen aus der Ukraine und Israel in ihrer Arbeit auf sogenannte Bose-Einstein-Kondensate. Diese entstehen beispielsweise beim Abkühlen von Gasen bei ultratiefen Temperaturen.

„Sie entstehen sowohl aus realen Gasen als auch aus Gasen von Quasiteilchen, wie zum Beispiel Magnonen“, so der Physiker weiter, „wobei uns die Magnonen den Zugang zu bei Raumtemperatur ermöglichen, wo es sich viel leichter experimentieren lässt“.

Hillebrands und sein Team arbeiten daher intensiv mit diesen Teilchen, für die es seit Längerem einen eigenen Forschungsbereich gibt: die Magnonik.

„Magnonen sind die Quantenteilchen von Wellen in magnetischen Materialien, den Spinwellen. Diese sind analog zu Photonen, den Quantenteilchen von elektromagnetischen Wellen, wie zum Beispiel das Licht. Mit Magnonen kann man sehr gut Informationen transportieren, weil sie zum Beispiel leicht zu erzeugen, zu ändern und zu detektieren sind und sehr wenig Energie verbrauchen“, so der Physiker. Die Kaiserslauterer Forscher nutzen in ihren Arbeiten daher diese Teilchen als Informationsträger und -überträger.

Den Durchbruch erzielten die Kaiserslauterer nun durch die Erzeugung von Raumtemperatur-Supraströmen von Magnonen in einem Bose-Einstein-Kondensat. Dies eröffnet ein weites Anwendungsfeld, nicht nur in der Grundlagenforschung, sondern auch mit großer Relevanz für künftige Datentechnologien, etwa als Alternative für die derzeitigen Halbleiter-basierte Technologien. Das Verarbeiten und Speichern von Daten könnte so wesentlich leistungsfähiger werden.

Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht: „Supercurrent in a room-temperature Bose–Einstein magnon condensate“, Dmytro A. Bozhko, Alexander A. Serga, Peter Clausen, Vitaliy I. Vasyuchka, Frank Heussner, Gennadii A. Melkov, Anna Pomyalov, Victor S. L’vov and Burkard Hillebrands, Nature Physics 2016, DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nphys3838

Hintergrund: Die Forschungsergebnisse sind zentrale Vorarbeiten für den von Hillebrands kürzlich eingeworbenen ERC Advanced Grant „SuperMagnonics“ der Europäischen Union. Die am Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern durchgeführten Arbeiten sind eingebettet in das Landesforschungszentrum OPTIMAS der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz. In dem Zentrum gehen Forscherinnen und Forscher den Wechselwirkungen von Licht, Magnetismus und Materie auf den Grund.

Weitere Informationen:

http://optimas.uni-kl.de/home/

Katrin Müller | Technische Universität Kaiserslautern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik
11.12.2019 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

nachricht Vom Staubkorn zum Planeten – Rätsel um Kollisionsbarriere gelöst
11.12.2019 | Universität Duisburg-Essen

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: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Im Focus: How to induce magnetism in graphene

Graphene, a two-dimensional structure made of carbon, is a material with excellent mechanical, electronic and optical properties. However, it did not seem suitable for magnetic applications. Together with international partners, Empa researchers have now succeeded in synthesizing a unique nanographene predicted in the 1970s, which conclusively demonstrates that carbon in very specific forms has magnetic properties that could permit future spintronic applications. The results have just been published in the renowned journal Nature Nanotechnology.

Depending on the shape and orientation of their edges, graphene nanostructures (also known as nanographenes) can have very different properties – for example,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Kein Seemannsgarn: Hochseeschifffahrt soll schadstoffärmer werden

11.12.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase

11.12.2019 | Informationstechnologie

Verbesserte Architekturgläser durch Plasmabehandlung – Reinigung, Vorbehandlung & Haftungssteigerung

11.12.2019 | Architektur Bauwesen

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