Forscher erzeugen Strom ohne Spannung

Der Spin ist ein nur quantenmechanisch verständlicher Drehimpuls, der jedem Elektron anhaftet. Er ist beispielsweise für den Magnetismus verschiedener Materialien wie Eisen verantwortlich.

Ein elektrischer Strom ist unweigerlich mit der Produktion von Wärme verbunden. Diese begrenzt die weitere Zunahme der Signal-Geschwindigkeit und die Miniaturisierung der Bauelemente. Ein reiner Spinstrom erzeugt im idealen Fall keine Wärme. Deshalb ist der Schwerpunkt zahlreicher wissenschaftlichen Aktivitäten der Spintronik die Erzeugung, Manipulation und Detektion von Spinströmen in Halbleitern.

An der Fakultät für Physik der Universität Regensburg wurde jetzt ein neues Phänomen entdeckt: die „Zero-Bias Spin Separation“. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass in geeigneten Halbleiter-Nanostrukturen eine Spintrennung und ein reiner Spinstrom möglich ist – ohne elektrischen Strom und/oder elektrische Spannung. Ausführlich berichtet hat darüber das renommierte Wissenschaftsmagazin Nature Physics.

Die Regensburger Experimente wurden mit einem Terahertz-Laser durchgeführt. An der Regensburger Fakultät für Physik besteht ein Terahertz-Zentrum, das mit geeigneten Strahlungsquellen für solche Messungen ausgerüstet ist. Darunter befindet sich einer der weltweit stärksten Terahertz-Laser. Das Regensburger Ergebnis sei ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu einer „Spintronik“, so die Wissenschaftler.

Eine wichtige Voraussetzung für diesen Erfolg war, dass sich in der Physikalischen Fakultät mehrere Gruppen von Wissenschaftlern mit der Erforschung der Grundlagen der Spintronik befassen. Die Aktivitäten sind in einem Sonderforschungsbereich gebündelt, der durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Er besteht seit Anfang 2006 und ist mit rund sieben Millionen Euro ausgestattet. (Detlef Scholz)