Neuartiger Mechanismus zur Erzeugung und Nutzung von Spinströmen
Spinströme lassen sich durch Schallwellen und, auf isolierenden nichtmagnetischen Substraten, auch durch den langreichweitigen Spin-Seebeck-Effekt erzeugen.
Ein japanisch-deutsches Team hat gezeigt, dass Spinströme mit Schallwellen erzeugt werden können. Weiterhin fanden die Forscher: Spinströme lassen sich auf isolierenden nichtmagnetischen Substraten auch durch einen weiteren Effekt, den langreichweitigen Spin-Seebeck-Effekt generieren.
Abb.: In speziell aufgebrachte Doppellagen-Streifen aus einer Nickel-Eisen-Legierung und Platin lassen sich mittels Phononen eines Temperaturgradienten Spinströme erzeugen. (Bild: TU Kaiserslautern)
Hierzu schufen die Wissenschaftler einen Temperaturgradienten in einem Substrat mit speziellen aufgebrachten Doppellagen-Streifen aus einer Nickel-Eisen-Legierung und Platin. Die dadurch angeregten Phononen diffundierten zu oder weg von einem Streifen und rufen dabei, so die experimentelle Beobachtung, einen Spinstrom im Streifen hervor. Diese Grundlagenentdeckung, die noch einer genauen theoretischen Erklärung bedarf, eröffnet ganz neue Möglichkeiten zum Entwurf neuartiger Bauelemente für die Informationsverarbeitung. So lässt sich zum Beispiel durch die Messung des Spinstroms die Position des Doppellagen-Streifen auf dem Substrat bestimmen.
Spinströme werden durch sich bewegende Spins gebildet und sie sind daher sehr gut zur Übertragung und Verarbeitung von logischen Werten geeignet. Ströme von bestimmten quantenmechanischen Spins bilden eine Alternative zu elektrischen Strömen in elektronischen Bauelementen. Man kann sie möglicherweise verlustfrei übertragen, was sie sehr attraktiv für die Spintronik, einer neuen Form von Elektronik macht.Daher erfolgen gegenwärtig große Forschungsanstrengungen, Spinströme zu erzeugen und zu detektieren und so für Anwendungen nutzbar zu machen.
TU Kaiserslautern / OD
