Durchbruch in der Forschung an ganz neuer Form des Magnetismus

Ein internationales Forscherteam hat erstmals eine spezielle magnetische Flussart, den Altermagnetismus, sichtbar gemacht und kontrolliert. Das kann die Elektronikbranche revolutionieren, indem es schnellere, robustere und energieeffizientere Geräte hervorbringt.

Riesiges Potenzial

Altermagnetismus ist eine Form magnetischer Aktivität, die ohne die typische Magnetisierung eines Materials auskommt. Im Gegensatz zu ferromagnetischen Materialien wie Eisen, bei denen die Elektronenspins parallel ausgerichtet sind, oder antiferromagnetischen Materialien, bei denen benachbarte Elektronen entgegengesetzt spinnen, zeigt Altermagnetismus eine besondere Kristallstruktur. Diese erlaubt eine "verdrehte" Anordnung der Spins, die einzigartige physikalische Eigenschaften hervorruft.

"Altermagnetische Materialien könnten die Geschwindigkeit von Mikroelektronik und digitalem Speicher um das Tausendfache steigern und dabei energieeffizienter und nachhaltiger sein", erklärt Peter Wadley, leitender Autor der Studie und Royal-Society-Forschungsstipendiat an der Universität Nottingham. Der Einsatz dieser Materialien könnte die herkömmlichen ferromagnetischen Komponenten in Speichermedien und Prozessoren ersetzen und so neue Standards für Geschwindigkeit und Effizienz setzen.


Die aktuellen Fortschritte bei der Arbeit mit dem Phänomen, die jetzt im Journal Nature veröffentlicht wurden, konnten mit einem hochmodernen Röntgenmikroskop am Max IV Laboratory in Lund, Schweden, gemacht werden. Die Forscher untersuchten dabei dünne Kristalle des altermagnetischen Halbleiters Mangan-Tellurid und konnten erstmals magnetische Wirbelströme im Material erzeugen. Diese könnten in zukünftigen Anwendungen zur Datenspeicherung und -verarbeitung dienen.

Alternativen gesucht

Das Problem ist allerdings, dass Mangan-Tellurid für industrielle Anwendungen ungeeignet erscheint. Es wäre hier also nötig, Alternativen zu finden, die ebenso zuverlässig arbeiten und sich in der Massenproduktion bewähren, um damit im großen Stil zu arbeiten. Physiker gehen davon aus, dass über 100 Verbindungen altermagnetische Eigenschaften zeigen könnten, darunter das Chrom-Antimonit, welches sich besser industriell verarbeiten lässt.

Der Begriff Altermagnetismus wurde erstmals 2022 geprägt, und die Forschung auf diesem Gebiet hat seitdem enorm an Dynamik gewonnen. Claire Donnelly vom Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe in Dresden, die nicht an der Studie beteiligt war, beschreibt die Entdeckung als "einen großen Schritt in Richtung praktischer Anwendungen".


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