Reiner Spinstrom

In geeigneten Halbleiter-Nanostrukturen werden Spintrennung und ein reiner Spinstrom erzeugt.

Seit einigen Jahren steht die Spintronik im Mittelpunkt der Bemühungen vieler Wissenschaftler in der ganzen Welt. Die Idee, die dahinter steckt und die Entwicklung von Computern revolutionieren könnte, ist die Nutzung von Spinströmen statt elektrischen Strömen zur Verarbeitung und Übertragung von Informationen. Der Spin ist ein nur quantenmechanisch verständlicher Drehimpuls, der jedem Elektron anhaftet und beispielsweise für den Magnetismus verschiedener Materialien, wie etwa Eisen, verantwortlich ist.

Ein elektrischer Strom ist unweigerlich mit der Produktion von Wärme verbunden, die die weitere Zunahme der Geschwindigkeit und die Miniaturisierung der Bauelemente begrenzt. Ein reiner Spinstrom im idealen Fall erzeugt keine Wärme. Deshalb ist Schwerpunkt der wissenschaftlichen Aktivitäten der Spintronik die Erzeugung, Manipulation und Detektion von Spinströmen in Halbleitern.

Das renommierte Wissenschaftsmagazin Nature Physics berichtet jetzt von einem neuen Phänomen - der 'Zero-Bias Spin Separation', das an der Fakultät für Physik der Universität Regensburg entdeckt wurde. In den Regensburger Experimenten, die mit einem Terahertz-Laser durchgeführt wurden, konnte gezeigt werden, dass in geeigneten Halbleiter-Nanostrukturen eine Spintrennung und ein reiner Spinstrom erzeugt werden ohne elektrischen Strom und/oder elektrische Spannung. An der Fakultät für Physik besteht ein Terahertz-Zentrum, das mit geeigneten Strahlungsquellen für solche Messungen ausgerüstet ist, darunter einem der weltweit stärksten Terahertz-Laser. Das Regensburger Ergebnis ist ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu einer Spintronik.

Eine wichtige Voraussetzung für diesen Erfolg war, dass sich in der Physik mehrere Gruppen von Wissenschaftlern mit der Erforschung der Grundlagen der Spintronik befassen und dass diese Aktivitäten in einem durch die Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich gebündelt sind. Dieser Sonderforschungsbereich besteht seit Anfang 2006 und ist mit rund 7 Millionen Euro ausgestattet.

Quelle: Universität Regensburg

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  S. D. Ganichev et al., Zero-bias spin separation, Nature Physics 2, 609, (2006).
  http://dx.doi.org/doi:10.1038/nphys390
  http://arxiv.org/cond-mat/0605556 (Preprint)
• Sergey Ganichev (Erstautor):
  http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/ganichev/
• Physik, Uni Regensburg:
  http://www.physik.uni-regensburg.de