Neue Perspektiven für Femtosekunden Magnetisierungsdynamik

Die heutige Elektrotechnik nähert sich immer stärker den fundamentalen Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Aufgrund des Bedarfs nach immer schnelleren elektronischen Schaltungen wird nun der ultraschnellen Dynamik als einem Mittel zur weiteren Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit viel Aufmerksamkeit geschenkt. Man hat zeigen können, dass sich der Ferromagnetismus in Eisen oder Nickel auf der Zeitskala einer Pikosekunde, d.h. einem Billionstel einer Sekunde manipulieren lässt. Dies könnte zu der Entwicklung einer Informationsverarbeitung mit bisher unerreichter Geschwindigkeit führen. Bisher glaubte man, dass besagte Manipulation der Magnetisierung ein lokaler Prozess ist. In meinen vorhergehenden Arbeiten habe ich jedoch theoretisch beschrieben, wie ein ultraschnelle Transport der Magnetisierung zustande kommen kann, der zu einer ultra- schnellen Magnetisierungs Dynamik beiträgt. Diese Einsicht kann als Pionierarbeit des Femtosekunden Spintransports angesehen werden. Dies war ein enormer Fortschritt, da der beschriebene nicht-lokale Prozess auf die Möglichkeit einer Informationsubertragung hinweist. Es ist diese Übertragung von Information, welche die Speicherung von Information von der elektronischen Datenverarbeitung unterscheidet. In den vergangenen Jahren hat eine grosse Anzahl von Experimenten meine theoretischen Vorhersagungen bestätigt und darüber hinaus neue, unerwartete ultraschnelle Phänomene entdeckt. Ich werde meine theoretischen Arbeiten fortführen, u.a. um andere, wichtige Effekte, wie etwa den Transport einer Magnetisierung in Halbleitern (welche die Basis der heutigen Elektrotechnik sind), oder etwa die Möglichkeit, eine vollständige Umkehrung der Magnetisierung herbeizuführen, zu beschreiben. Darüber hinaus werde ich meine Modellrechnungen mit komplexeren Methoden zur Beschreibung realistischer Materialien kombinieren, mit dem Ziel, präzisere und materialspezifische Voraussagen zu machen.

Die Entwicklung ultrakurzer Laser Pulse, mit einer Puls Dauer von wenigen Femtosekunden ermöglichte die Beobachtung von extrem schneller Dynamik. Diese Zeitskalen sind von signifikanter Relevanz für bereits existierende Technologien wie zum Beispiel für Solarzellen. Darüber hinaus erforschen Wissenschaftler das Potenzial von verschiedenen exotischen Effekten auf der Femtosekunden Zeitskala für die Steigerung der Rechengeschwindigkeit in der Informationsverarbeitung. Im Speziellen hat die ultraschnelle Erzeugung und der Transports von Spin Strömen einiges an Aufmerksamkeit erregt, da dadurch eine Geräte denkbar sind die mehrere tausendmal schneller arbeiten als herkömmliche Elektronik. Zusammen mit Anderen habe ich auf dem Feld der ultraschnellen Demagnetisierung Pionierarbeit geleistet. Im Zuge des Lise-Meitner Projekts war es uns möglich, eine Methode zur ultraschnellen Injektion von Spin Strömen in Halbleiter vorzuschlagen was einen Brückenschlag zwischen diesem neuartigen, vielversprechenden Träger von Information und der herkömmlichen Halbleiter Technologie darstellt.