JKU-Forscher an der Entdeckung einer neuen Form des Magnetismus beteiligt

Marlis Schlatte, 22.02.2024 10:59

LINZ. Wie Magnetismus funktioniert ist schon lange erforscht, trotzdem hält dieses Phänomen immer noch Überraschungen bereit. Ein internationales Forschungsprojekt, an dem auch die Johannes Kepler Universität Linz beteiligt ist, konnte nun eine neue Form des Magnetismus nachweisen - den Altermagnetismus.

Gunther Springholz (JKU, Abteilung für Halbleiterphysik) half beim Nachweisen des Altermagnetismus mit. (Foto: JKU)

Magnetismus wird seit Jahrhunderten in zwei Bereiche eingeteilt: in den ferromagnetischen und den antiferromagnetischen Zweig. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde nun ein dritter Bereich nachgewiesen, der Altermagnetismus. Dessen Existenz wurde erst 2022 vorhergesagt, seither machten sich Experten auf die Suche danach.

Fündig wurden nun Physiker der Swiss Light Source (Paul Scherrer Institut), der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und der JKU gemeinsam mit Forschern aus Lausanne, Pilsen und Mainz.

Proben in Vakuumkoffer transportiert

Der Altermagnetismus kommt in bestimmten Materialien vor und hat einzigartige Eigenschaften, etwa höhere Betriebstemperaturen. „Damit ergeben sich spannende Anwendungsbereiche, zum Beispiel bei der Speicherung von Daten“, so Gunther Springholz von der JKU Abteilung für Halbleiterphysik, die an dem Projekt beteiligt ist. Altermagnetische Materialien könnten außerdem generell zu einer schnelleren und effizienteren Elektronik führen.

Dank Photoemissionsspektroskopie konnten die Forscher den Altermagnetismus in Kristallen aus Mangantellurid nachgeweisen. Die entsprechenden Proben wurden im Reinraum an der JKU unter Ultrahochvakuum-Bedingungen hergestellt. Anschließend wurden sie in einem batteriebetriebenen Vakuumkoffer zum Synchrotron in die Schweiz transportiert.

Existenz nachgewiesen

Auch an den Messungen in der Schweiz am Paul Scherrer Institut beteiligte sich das Team der JKU. Dort wurde dann die Spinaufspaltung der elektronischen Bänder erstmalig nachgewiesen und damit bewiesen, dass Altermagnetismus tatsächlich existiert.

„In unserer Arbeit konnten wir mit den Altermagneten erstmalig die Existenz einer völlig neuartigen Klasse von magnetischen Materialien experimentell nachweisen. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften für spinelektronische Bauelemente sind sie für zukünftige ultraschnelle und energieeffiziente Computerchips von großer Bedeutung“, freut sich Springholz über diesen Durchbruch.

Die Entdeckung wurde mittlerweile in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ publiziert.