Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat zwei Spinphysiker der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) ausgezeichnet: Professor Dr. Mathias Weiler erhält einen mit zwei Millionen Euro dotierten ERC Consolidator Grant und Juniorprofessor Dr. Philipp Pirro einen ERC Starting Grant, der mit rund 1,5 Millionen Euro dotiert ist. Die Auszeichnungen zählen zu den renommiertesten Forschungsförderungen weltweit. Beide Projekte sind im Bereich der Spinforschung angesiedelt. Die Forscher beschäftigen sich mit sogenannten Spinwellen, mit denen sich die Informationsverarbeitung deutlich beschleunigen ließe.
Beide Physiker forschen zu Spinwellen, den kollektiven Anregungen von magnetischen Momenten in einem magnetischen Material. Beim Spin handelt es sich um den Eigendrehimpuls eines Quantenteilchens, beispielsweise eines Elektrons oder Neutrons. Der Spin ist die Grundlage aller magnetischen Phänomene. Interessant sind Spinwellen für die Anwendung, weil ihre Quantenteilchen, die Magnonen, mehr Informationen transportieren können als Elektronen und gleichzeitig deutlich weniger Energie verbrauchen.
Professor Dr. Mathias Weiler und sein Team forschen zu angewandten Spinphänomenen. Sie beschäftigen sich mit Spinwellen und neuartigen spintronischen Bauelementen, mit denen das Speichern, Verarbeiten und Weiterleiten von Informationen deutlich schneller ablaufen könnte. Eine große Herausforderung ist dabei die Kontrolle der magnetischen Materialien mit komplexer Spinordnung. In dem von der EU-geförderten Projekt „Magneto-Acoustic Waves in Complex Spin Systems“ (MAWiCS) will Weiler dazu akustische Oberflächenwellen nutzen, die bisher vor allem in unseren Smartphones technologisch eingesetzt werden. „Mit unseren Experimenten wollen wir die Grundlage dafür legen, dass diese Materialien in der Informationsverarbeitung in die Anwendung kommen“, resümiert Weiler. „Sie können damit ein Vorreiter für eine neue Klasse von Informationstechnologie sein.“
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Auch Juniorprofessor Dr. Philipp Pirro setzt auf die Übertragung von Informationen durch Magnonen. Er möchte in dem EU-Projekt „CoSpiN – Coherent Spintronic Networks for Neuromorphic Computing“ einen neuromorphen Rechner bauen, ein künstliches Gehirn, bei dem die Datenübertragung mit künstlichen Neuronen und künstlichen Synapsen erfolgen soll. „Das Prinzip ähnelt der Breitbandkommunikation, bei der Informationen über Lichtwellen transportiert werden. Wir möchten mit Spinwellen arbeiten, die Informationen auf verschiedenen Frequenzen transportieren können“, so Pirro weiter. „Sie fungieren als Synapsen.“ Als künstliche Neuronen sollen Nano-Oszillatoren dienen. Das sind winzig kleine Schwingungserzeuger, die Spinwellen aussenden.
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„Dass der Europäische Forschungsrat gleich zwei Projekte in der Spinphysik fördert, belegt unsere Forschungsstärke in diesem Bereich“, betont Professor Dr. Werner R. Thiel, Vizepräsident für Forschung und Technologie an der TU Kaiserslautern. „Ich gratuliere Herrn Weiler, Herrn Pirro und allen Beteiligten zu diesem Erfolg. Sie haben unter anderem mit Arbeiten in unserem vom Land geförderten Zentrum für Optik und Materialwissenschaften, kurz OPTIMAS, und im Sonderforschungsbereich Spin + X, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, den Grundstein dafür legen können.“
Die Arbeiten werden im neuen Forschungsgebäude LASE (Laboratory for Advanced Spin Engineering) auf dem Campus der TUK stattfinden, wo Forscherinnen und Forscher aus Physik, Chemie und den Ingenieurwissenschaften Spin-Phänomenen gemeinsam auf den Grund gehen.
Foto: Juniorprofessor Dr. Philipp Pirro (links) und Professor Dr. Mathias Weiler. Beide Physiker forschen zu Spinwellen und arbeiten im neuen Forschungsgebäude LASE auf dem Campus. Foto: TUK/Voss
Quelle Text/Bild:
TU Kaiserslautern
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Kaiserslautern, 18.03.2022
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