28.04.2025

Altermagnetismus für neuartige IT-Prozesse

DFG-Schwerpunktprogramm will unkonventionellen Magnetismus für die IT nutzbar machen.

Jairo Sinova von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) wird ein neues Schwerpunktprogramm koordinieren, das im Bereich der Physik kondensierter Materie angesiedelt ist und sich mit unkonventionellem Magnetismus befasst. Das Schwerpunktprogramm wird Grundlagenforschung und angewandte Forschung betreiben mit dem Ziel, auf der Basis von unkonventionellen magnetischen Systemen Bauteile oder Geräte zu entwickeln, die bis an die Grenze des physikalisch Machbaren gehen im Hinblick auf Geschwindigkeit, Speicherdichte und Effizienz. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Unkonventioneller Magnetismus: Jenseits des Paradigmas des S-Wellen-Magnetismus“ genehmigt und stellt für zunächst drei Jahre rund acht Millionen Euro bereit. Das Projekt soll 2026 starten.

Abb.: Illustration von Elektronen, die aufgrund eines anomalen Hall-Effekts in... — Abb.: Illustration von Elektronen, die aufgrund eines anomalen Hall-Effekts in einem altermagnetischen Kristall von Rutheniumdioxid umgelenkt werden.
Quelle: L. Šmejkal & M. Greber

„Wir freuen uns über die Möglichkeit, auf diesem zukunftsweisenden wissenschaftlichen Feld intensiv mit Forschenden auf dem Gebiet des Magnetismus zusammenzuarbeiten und dabei die bisherigen Begrenzungen herkömmlicher magnetischer Systeme hinter uns zu lassen“, sagt Jairo Sinova vom Institut für Physik. Die Arbeiten werden auf den jüngsten Entdeckungen des Altermagnetismus aufsetzen und auf der Entwicklung von unkonventionellen nicht-kollinearen Antiferromagneten. Dadurch können die Limitierungen, die sich durch den konventionellen Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus ergeben, überwunden werden. Dies führt zu dem neuen Konzept der „Teramagnetischen Technologie“, verbunden mit der Perspektive, gegenüber der derzeitigen Informationstechnologie eine tausendfache Steigerung bei der Geschwindigkeit und Effizienz zu erreichen.

„Wenn wir die Pionierrolle von deutschen Forschungsteams bei der Entdeckung des Altermagnetismus und bei der Entwicklung des unkonventionellen Magnetismus im Allgemeinen betrachten, dann erfolgt die Einrichtung des Schwerpunktprogramms genau zur rechten Zeit“, so Sinova. Angestrebt wird, die vielfältigen Bemühungen verschiedener in Deutschland ansässiger Teams zu bündeln – Teams, die auf den Gebieten der kondensierten Materie, der Materialwissenschaft und des Ingenieurwesens arbeiten und die das gemeinsame Ziel im Auge haben, unkonventionellen Magnetismus vollständig zu verstehen, zu kontrollieren und letztendlich zu funktionalisieren. Dies wiederum wird den Erwartungen zufolge die Grundlage für eine künftige teramagnetische Informationstechnologie bilden.

Altermagnetismus wurde erst vor wenigen Jahren theoretisch vorhergesagt und mittlerweile von Arbeitsgruppen an der JGU auch experimentell bestätigt. Altermagnete vereinen die Vorteile von Ferromagneten und Antiferromagneten, die zuvor als grundsätzlich unvereinbar galten. Die Entdeckungen wurden maßgeblich von Jairo Sinova und Libor Šmejkal vorangetrieben. Sinova gilt als ausgewiesener Spezialist auf dem Gebiet des Magnetismus und der Nutzung magnetischer Eigenschaften für die Entwicklung neuer mikroelektronischer Bauteile. Libor Šmejkal war von 2020 bis 2024 in der Gruppe von Sinova wissenschaftlicher Teamleiter und ist seit 2024 unabhängiger Teamleiter am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden.

JGU / JOL