Spin-Eis in Schwingung
Spektraler Fingerabdruck von magnetischen Monopolen entdeckt.
Eine neue Möglichkeit, um exotische Materialeigenschaften in bestimmten nanostrukturierten Magneten experimentell zu finden und zu analysieren, lässt sich auch bei künstlichen Spin-Eis-Materialien anwenden. Spin-Eis-Materialien besitzen außergewöhnliche Eigenschaften. Unter anderem können sich darin magnetische Monopole und Antimonopole bilden, die paarweise über Ketten magnetischer Bausteine miteinander im Kontakt stehen.
Abb.: Monopol-Antimonopol-Struktur (orange) in einem künstlichen Spin-Eis-Gitter aus magnetischen Bausteinen (blau; Bild: S. Gliga, ANL)
Die Physiker aus Deutschland, Frankreich und den USA zeigten mithilfe von Computersimulationen, wie sich solche magnetischen Strukturen in künstlichem Spin-Eis anhand charakteristischer Schwingungen im Mikrowellenbereich identifizieren lassen. Wie ein Fingerabdruck geben die Schwingungen Auskunft über das Auftreten von Monopolen und über ihre Häufigkeit in der untersuchten Probe. Ein Magnetfeldpuls oder ein Laserpuls regt dabei die Probe an und erzeugt so die Schwingungen.
Weil sich die Monopol-Strukturen in künstlichem Spin-Eis platzieren und bewegen lassen, schlagen die Forscher vor, sie für die Konzeption neuartiger Logikelemente zu nutzen, in denen anstelle von Ladung magnetische Schwingungswellen fließen sollen. In den Logikelementen würden die Strukturen ähnlich wie ein Wellenbrecher wirken und die Ausbreitung der Wellen steuern. Künstliche Spin-Eis-Materialien lassen sich durch geschicktes Arrangement winziger magnetischer Bereiche, die jeweils als ein magnetischer Baustein fungieren, gezielt entwerfen, zum Beispiel per Lithografie.
FZ Jülich / AH
