SFB/TRR 173 SPIN+X

Was ist Spin-Engineering?

Beim Spin-Engineering (deutsch: Spin-Ingenieurwesen) wird Grundlagenforschung mit der Entwicklung neuer technischer Anwendungen kombiniert. Es werden Methoden erforscht, um einerseits verschiedene Spin-Phänomene nachzuweisen und andererseits Spins gezielt zu kontrollieren und zu manipulieren. Diese Manipulationsmöglichkeiten können z.B. eingesetzt werden, um in einer dünnen magnetischen Schicht eine bestimmte Spin-Konfiguration herzustellen. Strukturen aus mehreren solcher Schichten werden für die Anwendung von Spin-Phänomenen beispielsweise in neuen spintronischen Speichermedien verwendet (siehe unten). Andere Materialien, die man mit Hilfe von Spin-Engineering entwickeln kann, sind magnetische Nanopartikel oder magnetische Moleküle. Das Wissen über Spin wird außerdem in leistungsfähigen Analysewerkzeugen, wie der Kernmagnetresonanz-Spektroskopie angewendet.

Was ist Spintronik?

Unter Spintronik versteht man eine besondere Form der Elektronik. In der traditionellen Elektronik werden elektrische Ströme oder Spannungen zur Übertragung von Informationen verwendet. Die Grundlage für diese Ströme und Spannungen bilden die Ladungen von Elektronen. Bei der Spintronik wird statt der Ladung der Spin von Elektronen ausgenutzt. Hierzu werden spezielle Materialien verwendet, die mit Techniken des  Spin-Engineering erforscht und hergestellt werden.

Verschiedene physikalische Effekte können eine Grundlage für die Entwicklung spintronischer Bauteile bilden. Ein Beispiel: Herrscht in einem Leiter ein Magnetfeld, so ist der elektrische Widerstand für Elektronen, deren Spin in Richtung des Magnetfelds zeigt, niedriger ist als für Elektronen mit entgegengesetztem Spin. Zeigt der Spin aller Elektronen im Leiter in die gleiche Richtung, dann hat eine Richtungsänderung des Magnetfelds im Leiter einen großen Einfluss auf dessen Widerstand. Auf diese Weise kann man Magnetfelder sehr präzise messen. Diese Technik findet Anwendung bei verschiedenen Sensoren, die beispielsweise bei modernen Speichermedien wie Festplatten zum Einsatz kommen (genauere Erklärung siehe „Der GMR-Effekt).

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