text: Ultraschnelle und präzise Kontrolle des Elektronenspins gelungen - Technik - derStandard.at › Wissenschaft
  Ultraschnelle und präzise Kontrolle des Elektronenspins gelungen
  Physiker beeinflussen Pirouetten des Elektrons mit Terahertz-Impulsen
  Konstanz - Physikern einer europäischen Forschungskooperation ist es gelungen, die so genannten Spins von Elektronen mit bisher unerreichter Geschwindigkeit und Präzision zu kontrollieren. Dieses neue Verfahren könnte langfristig die Datenspeicher der Zukunft deutlich kompakter und schneller werden lassen. Möglich wird das Verfahren durch sogenannte Terahertz-Impulse - Laserlichtblitze, deren Magnetfeldkomponente direkt auf die Spins einwirkt. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature Photonics stellen die Forscher ihre Erkenntnisse vor.
  Der Elektronenspin kann als Pirouette des Elementarteilchens um die eigene Achse verstanden werden. Da diese Bewegung mit einem elektrischen Stromfluss einhergeht, weist das Elektron magnetische Eigenschaften ähnlich einer winzigen Kompassnadel auf. In Computerfestplatten summiert sich eine astronomische Anzahl dieser Spins zu einem messbaren magnetischen Signal und repräsentiert je nach Orientierung den Binärwert 0 oder 1, also ein einzelnes Bit.
  So wie eine Kompassnadel durch das Erdmagnetfeld ausgerichtet wird, kann nun die Orientierung der Spins anhand von Magnetfeldern manipuliert werden. Dazu werden in einer Festplatte einfache Spulen verwendet. Diese sind aber nicht beliebig schnell schaltbar und beschränken damit die Lese- und Schreibgeschwindigkeit.
  Die Terahertz-Impulse sind derart kurz, dass sie nur aus einer einzelnen Lichtschwingung bestehen. Das magnetische Feld wird dabei so groß, dass es im Experiment mit Nickeloxid die Elektronen aus ihren ursprünglichen Drehrichtungen stößt. Dadurch geraten die mikroskopischen Magnete wie kleine Kreisel ins Schlingern. Diese Bewegung vollzieht sich unvorstellbar schnell mit dem millionfachen einer Million Umdrehungen pro Sekunde - dies ist um den Faktor 1000 schneller als die Ergebnisse mit bisher üblichen Spulen.
  Schwingungen in extremer Zeitlupe
  Neben möglichen technischen Anwendungen betonen die Wissenschaftler vor allem die Bedeutung ihrer Experimente für die Grundlagenforschung. So lassen sich mit der neuen Technik Spins auf kürzesten Zeitskalen und in praktisch allen Materialien erforschen, die für Terahertz-Strahlung durchlässig sind. (red)