idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
09/15/2022 11:16

Physiker erzeugen neuartige Spinwellen im Nanobereich

Tom Leonhardt Stabsstelle Zentrale Kommunikation
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

    Mit starken magnetischen Wechselfeldern lässt sich eine neue Art von Spinwellen erzeugen, die bislang nur theoretisch vorhergesagt worden war. Gelungen ist das erstmals Physikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Im Fachjournal "Nature Communications" berichten sie über ihre Arbeit und liefern die ersten mikroskopischen Aufnahmen dieser Spinwellen.

    Die Grundidee der sogenannten Spintronik ist es, eine besondere Eigenschaft von Elektronen - den Spin - für verschiedene elektronische Anwendungen nutzbar zu machen: zum Beispiel für die Speicher- und Informationstechnik. Der Spin ist eine Art Eigendrehimpuls von Elektronen, der ein magnetisches Moment bewirkt. Durch die Kopplung der magnetischen Momente entsteht der Magnetismus, der letztlich für die Informationsverarbeitung verwendet werden soll. Werden diese gekoppelten magnetischen Momente zum Beispiel durch einen Magnetfeldpuls lokal angeregt, so kann sich diese Dynamik wellenartig im Material ausbreiten. Man spricht von Spinwellen oder auch Magnonen.

    Im Zentrum der neuen Arbeit der Physiker aus Halle stand eine spezielle Art dieser Wellen. Normalerweise entstehen bei der nicht-linearen Anregung von Magnonen ganzzahlige Vielfache der Ausgangsfrequenz - aus 1.000 Megahertz werden zum Beispiel 2.000 oder 3.000. "Bisher hatte man nur theoretisch vorhergesagt, dass sich Magnonen auch bei höheren halbzahligen Vielfachen der Anregungsfrequenz durch nicht-lineare Prozesse erzeugen lassen, sodass etwa die anderthalb- oder zweieinhalbfache Frequenz entsteht", sagt Prof. Dr. Georg Woltersdorf vom Institut für Physik der MLU. Das Team konnte nun experimentell zeigen, welche Bedingungen gegeben sein müssen, um diese Wellen zu erzeugen und auch deren Phase steuern zu können. Die Phase ist der Schwingungszustand einer Welle an einer bestimmten Stelle und zu einem bestimmten Zeitpunkt. "Wir sind die ersten, denen es gelungen ist, diese Anregungen experimentell zu bestätigen und sogar abzubilden", so Woltersdorf weiter.

    Dass die Wellen in zwei stabilen Phasenzuständen erzeugt werden können, macht die Entdeckung dem Physiker zufolge auch für potenzielle Anwendungen in der Datenverarbeitung interessant, da beispielsweise Computer ebenfalls mit einem binären System arbeiten.

    Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.


    Original publication:

    Studie: Dreyer R. et al. Imaging and phase-locking of non-linear spin waves. Nature Communications (2022). doi: 10.1038/s41467-022-32224-0
    https://www.nature.com/articles/s41467-022-32224-0


    Images

    Illustration des Versuchsaufbaus
    Illustration des Versuchsaufbaus

    Dreyer et al, Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Physics / astronomy
    transregional, national
    Research results
    German


     

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).