Elektronenspin transportiert Bits

Spin-Elektronik: Elektronen polen winzige Magnete in Speicherzellen um

Nichtflüchtige magnetoresitive Speicherchips sind schon seit Jahren in der industriellen Vorfeldentwicklung. Ließen sich die Speicherzellen künftig mittels der magnetischen Momente der Elektronen umpolen, also ohne externe Magnetfelder, so würde die Sache noch schneller.

Spintronik ist keine Science Fiction, sondern bereits Wirklichkeit, die erste Anwendung des Massenmarkts sind Festplattenlaufwerke, in Kürze sollen MRAM-Speicherchips hinzukommen.

Eine Grundtatsache der Spintronik: Ferromagneten richten Spins im Leitungsband fließender Elektronen in der Magnetisierungsrichtung aus, der Ferromagnet übt also ein Drehmoment auf die Elektronen aus.

Dieser Vorgang lässt sich umkehren: Wie Forscher der Cornell-Universität mit Experimenten an einem Multilayer herausfanden, vermag ein Strom spinpolarisierter Elektronen einen einige Nanometer großen Magneten umzupolarisieren – ohne externe Magnetfelder. Dieser Strom übt ein Drehmoment auf die Nanomagneten aus, so dass sie umklappen.

Die Wissenschaftler berichten ihre Ergebnisse in der Ausgabe vom 14. Januar 2005 der Zeitschrift Science auf Seite 228 in Band 307. Anwendungen sind magnetische Speicherchips und programmierbare Logik-Bausteine fürs nächste Jahrzehnt sowie möglicherweise Mikrowellenresonatoren.