|
Zürich, 13. Juli 2007—In der nächsten Ausgabe
von Nature Physics wird eine Arbeit publiziert, in der die kontrollierte
Manipulation von Elektronenspins mit elektrischen Feldern demonstriert
und die relevante Wechselwirkung zum ersten Mal vollständig
charakterisiert wird. Dieses Resultat ist ein wichtiger Schritt
in Richtung der Nutzung des Spins für Logikanwen-dungen in
der Informationsverarbeitung. Die Forschungsarbeit entstand in einer
Zusammenarbeit der IBM-Forscher Lorenz Meier und Gian Salis mit
Ivan Shorubalko, Silke Schön, Emilio Gini und Klaus Ensslin
von der ETH Zürich innerhalb des NCCR Nanoscience.
Der Eigendrehimpuls von Elektronen, auch Spin genannt, ist eine
magnetische Information. Der Spin, mit dem jedes Elektron ausgestattet
ist, verhält sich ähnlich wie eine Kompassnadel. Daher
wird für die experimentelle Untersuchung von Spins üblicherweise
ein magnetisches Feld benötigt. Um den Spin in logischen Bauteilen
zu nutzen, wäre es jedoch vorteilhaft, wenn er mithilfe einer
elektrischen Spannung "umgeklappt" werden könnte.
Mittels des Effekts der Spin-Bahn-Kopplung wird dies möglich.
Dieser relativistische Effekt bewirkt, dass bewegte Elektronen ein
elektrisches Feld als ein magnetisches Feld wahrnehmen, das den
Spin beeinflusst. In einem Halbleiter sind die Elektronen zwei solchen
Spin-Bahn-Feldern ausgesetzt, die sich durch ihre Abhängigkeit
von der Richtung der Elektronenbewegung unterscheiden.
Den Forschern ist es erstmals gelungen, diese beiden Felder separat
zu messen und mit Hilfe eines elektrischen Feldes gezielt zu regulieren,
um den Spinzustand zu ändern. Die Kenntnis beider Felder ist
ein wichtiger Schritt in Richtung der Nutzung des Spins für
Logikanwendungen in der Informationsverarbeitung.
Die Spintronik, wie das Forschungsfeld allgemein bezeichnet wird,
gehört zu den möglichen Si-CMOS-Nachfolgetechnologien,
also zu jenen Technologien, die die derzeitige Chiptechnologie eines
Tages ablösen könnten, wenn mit dieser keine weitere Leistungssteigerung
mehr möglich ist. Dies wird in etwa 10 bis 15 Jahren der Fall
sein. Dann werden radikal neue Technologien benötigt, um die
Leistungsfähigkeit von Computerchips weiter zu steigern. Zu
den Kandidaten für die CMOS Nachfolge zählen neben der
Spintronik auch Kohlenstoffnanoröhrchen, Nanodrähte, die
molekulare Elektronik sowie Quantencomputing.
Die wissenschaftliche Arbeit mit dem Titel "Measurement of
Rashba and Dresselhaus spin-orbit magnetic fields" von Lorenz
Meier, Gian Salis, Ivan Shorubalko, Emilio Gini, Silke Schön
und Klaus Ensslin, erscheint in Nature Physics Online am 15. Juli
2007.
Das IBM Forschungslabor Zürich
Das IBM Forschungslabor in Zürich (ZRL) ist der europäische
Zweig der IBM-Forschung, die mit weltweit rund 3500 Mitarbeiterinnen
und Mitarbeitern an acht Standorten die grösste industrielle
Forschungsorganisation darstellt. Das Zürcher Forschungslabor
hat derzeit 320 MitarbeiterInnen und vereint mehr als dreissig verschiedene
Nationalitäten. Das Forschungslabor wurde 1956 gegründet
und ist bekannt für seine herausragenden technischen Innovationen
und wissenschaftlichen Leistungen, darunter zwei Nobelpreise. Das
Spektrum der Forschungsaktivitäten reicht von der technischen
Grundlagenforschung über die Entwicklung von Computersystemen
und Software bis zum Entwurf neuartiger Geschäftsmodelle und
Dienstleistungen.
|
