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Doppelerfolg

Eine völlig neue Materialklasse und manipulierbare Magnetwerkstoffe

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2. Magnetische Eigenschaften blitzschnell kontrollieren

Beim zweiten Thema haben Cinchetti und der Erstautor und Doktorand Fabian Mertens mit einem internationalen Team an einem anti-ferromagnetischen Van-der-Waals-Halbleiter (FePS3 = Eisen-Phosphor-Trisulfid) geforscht. Der Halbleiter gehört zu einer Gruppe von magnetischen Materialien, die für Anwendungen in der Informationstechnik und der Spintronik. viel versprechend sind. Das gelte vor allem was ihre Robustheit, mögliche Geschwindigkeit und Miniaturisierung betreffe. Um die Halbleiter technisch einsetzen zu können, muss man allerdings ihre magnetischen Eigenschaften kontrollieren können, wie die Forscher anmerken. Dem sei man nun hart auf der Spur.

Atomdünne magnetische Materialien manipulieren

Denn über die gezielte optische Anregung eines elektronischen d-d-Übergangs (spielt sich innerhalb der Orbitale der Elektronen ab) unterhalb der sogenannten Bandlücke des Halbleiters konnte das Team im Halbleiter eine hochfrequente (3,2 Terahertz) Vibrationsmode (Phonon) der Eisenionen anregen, die eng mit der magnetischen Ordnung des Materials gekoppelt ist. Eine solche Anregung vermeidet freie Elektronen und damit die Entstehung von Wärme, erklären die Experten mit Blick auf die positiven Effekte. Durch das zusätzliche Anlegen von starken magnetischen Feldern konnte man die Schwingungsmode mit einem Magnon hybridisieren – also eine magnetische Spinwelle herstellen – was eine kohärente magnetische Anregung zur Folge hat. Zusätzlich gelang das Experiment auf exfolierten Schichten von wenigen hundert Nanometern dicke, was den Grundstein lege, für die Manipulation von magnetischen Materialien deren „Dicke“ sich in atomaren Dimensionen bewegt.

An der Veröffentlichung beteiligt sind auch David Mönkenbüscher und Dr. Umut Parlak von der TU Dortmund. Die Arbeit ist im Rahmen des DFG-Transregios 160 sowie des EU-Projekts SINFONIA gemeinsam mit Forschern der University of Valencia (Spanien), der Johannes-Kepler-Universität Linz (Österreich) und der Universität Konstanz entstanden. (pk)

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