Technische Universität Kaiserslautern Zweidimensionaler Schaltkreis mit magnetischen Quantenteilchen

Doktorand Qi Wang, Erstautor der aktuellen Studie
Doktorand Qi Wang, Erstautor der aktuellen Studie zu »Reconfigurable nanoscale spin-wave directional coupler«

An einer leistungsfähigen Variante elektronischer Schaltelemente arbeiten Physiker an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). Anstatt Elektronen nutzen sie bestimmte Quantenteilchen, die Magnonen.

Als der US-amerikanische Ingenieur Jack Kilby in den 1960er Jahren den integrierten Schaltkreis entwickelte, kam dies einer technischen Revolution gleich: Zunächst nur in einem Taschenrechner verbaut, ermöglichte die Technik kurze Zeit später den Siegeszug der Computer, die von da an mit immer kleineren Prozessoren auskamen. »Diese Schaltkreise stellen die Grundlage für unsere heute gängige Elektronik dar«, sagt Juniorprofessor Dr. Andrii Chumak, der am Lehrstuhl für Magnetismus bei Professor Dr. Burkard Hillebrands an der TUK im Fachbereich Physik forscht. Für seine Arbeiten erhielt Kilby, auch Vater des Mikrochips genannt, im Jahr 2000 den Nobelpreis für Physik.

An einer neuen Generation von Schaltkreisen arbeiten die Physiker um Chumak und seinen Doktoranden Qi Wang (Bild), der Erstautor der aktuellen Studie. Sie nutzen dabei Spinwellen. »Diese können Information in Form des Eigendrehimpulses in magnetischen Materialien transportieren«, fährt Chumak fort. »Die Quantenteilchen solcher Wellen sind Magnonen.« Im Vergleich zu Elektronen können sie wesentlich mehr Informationen transportieren, verbrauchen dabei viel weniger Energie und erzeugen weniger Abwärme. Dies macht sie beispielsweise für schnellere und leistungsfähigere Rechner interessant.