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Antiferromagneten gelten als „unsichtbare Magnete": Anders als die bekannten Alltagsmagnete erzeugen sie nach außen kein messbares Magnetfeld. Lange schien ihre Kontrolle deshalb schwierig. In der aktuellen Festkörperphysik und Materialforschung gewinnen sie jedoch stark an Bedeutung – denn sie könnten die Datenverarbeitung nicht nur erheblich beschleunigen, sondern auch den Energiebedarf deutlich senken. Gerade mit Blick auf wachsende Datenmengen und den Stromverbrauch digitaler Infrastruktur wäre das ein wichtiger Schritt hin zu umweltfreundlicherer Elektronik und Telekommunikation.
Um dieses Potenzial zu erschließen, startet im Februar ein dreijähriges, bilaterales Forschungskonsortium mit zwei japanischen und drei deutschen Gruppen. Der Verbund wird über Fördermittel der jeweiligen Regierungen unterstützt – in Deutschland über die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), in Japan über die Japan Society for the Promotion of Science (JSPS). Koordiniert wird das Netzwerk von Prof. Dr. István Kézsmárki an der Universität Augsburg. Beteiligt sind Dr. Davide Bossini (Universität Konstanz), Prof. Tsuyoshi Kimura (Universität Tokio), Prof. Johannes Knolle (Technische Universität München), Dr. Naoki Ogawa (RIKEN – Japans großes Forschungsinstitut für Naturwissenschaften) und Prof. Yoshinori Tokura (RIKEN).
Internet aus Licht und neue Bausteine für die nächste Generation
Optische Kommunikation ist längst Alltag: Ein großer Teil des Internets basiert auf Glasfasern, in denen Daten als Lichtsignale übertragen werden. Genau hier setzt das Konsortium an. Antiferromagneten könnten künftig zentrale Funktionen der dahinterliegenden Technologie verändern – von der Speicherung bis zur Verarbeitung von Informationen – und damit einen Baustein für eine neue Generation optischer Kommunikations- und Informationstechnologie liefern.
Lesen und Schreiben mit Licht – bis zu 1000-mal schneller
Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich antiferromagnetische Zustände besonders schnell und gezielt steuern lassen. Licht hat sich hierfür als vielversprechendes Werkzeug erwiesen: In Vorarbeiten identifizierten die beteiligten Forschenden Materialsysteme, in denen die Kopplung zwischen Licht und Antiferromagneten überraschend stark ist – und demonstrierten, dass sich antiferromagnetische Zustände optisch sichtbar machen lassen. Darauf aufbauend will das Konsortium Antiferromagneten künftig ultraschnell manipulieren – mit intensiven Lichtimpulsen, auf Zeitskalen von etwa einer Billionstel Sekunde. Im Vergleich zu etablierten, ferromagnetischen Speichertechnologien besteht dabei die Chance, die Verarbeitungsgeschwindigkeit um den Faktor 1000 zu erhöhen.
Konkretes Ziel des Projekts ist es, neuartige antiferromagnetische Materialien zu identifizieren, die sich ultraschnell durch Licht und/oder mechanische Spannung schalten lassen. In einem nächsten Schritt sollen daraus neue Gerätefunktionen abgeleitet und experimentell gezeigt werden – als Grundlage für zukünftige Anwendungen.
Augsburg als Brücke im Kooperationsnetzwerk
Die Universität Augsburg koordiniert das japanisch-deutsche Konsortium und bringt die Partnergruppen in Deutschland und Japan zusammen. „Wir bündeln die Stärken der Teams und sorgen dafür, dass die Zusammenarbeit reibungslos läuft“, sagt Prof. Dr. István Kézsmárki. Seine Japan-Erfahrung hilft dabei besonders: Er hat selbst in Japan geforscht und kennt viele Strukturen und Ansprechpersonen vor Ort aus eigener Zusammenarbeit. Dass im Konsortium bereits seit Jahren wissenschaftliche Kontakte bestehen, erleichtert den Start des gemeinsamen Programms zusätzlich.
Parallel dazu ist Prof. Dr. István Kézsmárki Sprecher des DFG-Sonderforschungsbereichs/Transregio 360 „Eingeschränkte Quantenmaterie“ (gemeinsam beantragt mit der Technischen Universität München). Weitere Informationen zum DFG-Verbund TRR 360 finden Sie auf der Projektseite der Universität Augsburg. In diesem Verbund erforschen Teams in Deutschland neue Quantenzustände und komplexe Quantenmaterialien – Grundlagen, die langfristig auch Anwendungen etwa in der Quanteninformationstechnologie ermöglichen können. Diese Expertise aus Augsburg stärkt auch die internationale Zusammenarbeit im neuen japanisch-deutschen Konsortium.
Verstärkung durch Augsburger Nachwuchsforscher
Zusätzlichen Rückenwind erhält der Verbund durch Dr. Felix Schilberth, der als Postdoktorand an der Universität Augsburg arbeitet. Schilberth wurde kürzlich mit einem sehr kompetitiven Postdoctoral Fellowship am japanischen Forschungsinstitut RIKEN ausgezeichnet (Erfolgsquote rund 10 Prozent) und wird dort künftig nichtlineare spektroskopische Untersuchungen an magnetischen Materialien in der Ogawa-Tokura-Gruppe vorantreiben – einem wichtigen Pfeiler des Konsortiums.
Prof. Dr. István Kézsmárki
Lehrstuhlinhaber Experimentalphysik V
Telefon: +49 821 598 - 3600
E-Mail: istvan.kezsmarki@physik.uni-augsburg.de
Unter Koordination von Prof. István Kézsmárki forscht Dr. Felix Schilberth mit dem japanisch-deutsch ...
Source: Universität Augsburg
Copyright: Universität Augsburg
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Physics / astronomy
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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