Gli elettroni possiedono un proprio momento angolare. Girano sul proprio asse. In fisica, il termine tecnico per questa proprietà è spin. Un tale spin dell'elettrone è ciò che fa sì che gli elettroni si comportino come magneti. Però, ciò che è speciale è che anche quando mantengono la loro posizione (cioè non si muovono), gli elettroni possono trasmettere il loro spin agli elettroni vicini. Questo processo simile a una reazione a catena in cui uno spin viene trasmesso magneticamente come informazione è chiamato corrente di spin. Può essere generato attraverso differenze di temperatura tra due estremità di un componente elettronico. Il vantaggio della corrente di spin rispetto alla normale elettricità è che genera pochissimo calore aggiuntivo, risparmiando così più energia.

La maggior parte del calore generato da macchine elettroniche come i computer non viene utilizzata. Infatti, generalmente è necessaria una grande quantità di energia per raffreddarli. Un gruppo di ricerca guidato dai fisici di Bielefeld Dr. Timo Kuschel e Professor Dr. Günter Reiss ha utilizzato il programma prioritario DFG SpinCaT per studiare come possono essere generate le correnti di spin, manipolato, e rilevato. "Questo ci consentirà di utilizzare il calore disperso per nuovi tipi di archiviazione dei dati insieme ad altri componenti del computer basati sulla corrente di rotazione e quindi contribuire a risparmiare energia, " spiega Kuschel.

In collaborazione con università nazionali e internazionali, Dott. Timo Kuschel, Dottor Oliver Reimer, e il dottorato di ricerca lo studente Panagiota Bougiatioti ha recentemente raggiunto tre scoperte nella ricerca di base sulla spin caloritronica.

Conferma delle correnti di spin: Confermare che una corrente di spin viene generata in un materiale specifico non è una preoccupazione banale, secondo Kuschel. "In alcuni materiali, non può essere mostrato inequivocabilmente, perché anche altri effetti, come gli effetti termoelettrici classici, vengono rilevati automaticamente." La studentessa di dottorato di Bielefeld Panagiota Bougiatioti è ora riuscita a sviluppare un metodo per tali materiali che filtra e separa gli effetti parassiti dall'effetto che genera la corrente di spin. Questo Il team del progetto comprendeva anche ricercatori dell'Università di Osnabrück e dell'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble, che consente agli scienziati di determinare in modo inequivocabile se una corrente di spin viene generata in un materiale specifico. Lettere di revisione fisica .

Corrente di spin nello spazio: Una corrente di spin si muove lungo una differenza di temperatura:un segnale magnetico viene trasferito da, Per esempio, caldo al freddo. Dottor Oliver Reimer, che ha conseguito il dottorato presso la Facoltà di Fisica dell'Università di Bielefeld, è riuscito a costruire una nuova configurazione in grado di generare differenze di temperatura su una piccola scala di lunghezza e in direzioni spaziali specificate. Ciò ora rende possibile indurre correnti di spin che variano spazialmente in un materiale - in precedenza, questo era possibile in una sola direzione e studiare nuovi tipi di effetti che dipendono dalla direzione in cui prende una corrente di spin. Il team del progetto Bielefeld ha svolto questa ricerca in collaborazione con l'Università di Ratisbona. Reimer ha presentato i suoi risultati come primo autore sulla rivista Nature Rapporti scientifici .

Spin corrente nel tempo: In un ulteriore progetto, Il Dr. Timo Kuschel insieme al Dr. Johannes Kimling dell'Università dell'Illinois negli Stati Uniti hanno utilizzato scale temporali molto brevi per misurare quanto tempo impiega una corrente di spin a emergere. Con l'ausilio della più moderna tecnologia laser, gli scienziati hanno ripetuto continuamente il loro esperimento variando il tempo tra la generazione e l'emergere di una corrente di spin:quanto è grande la corrente di spin dopo 1, 10, o 25 picosecondi? Il paper del team internazionale del progetto è stato pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica .

Il Dr. Timo Kuschel e il Professor D. Günter Reiss sono interessati a continuare la loro ricerca nel campo della spin caloritronica:"Questo campo ha già esercitato una forte influenza sulla ricerca di base, ma è ancora agli inizi quando si tratta di applicazioni. Perciò, il prossimo passo sarà trasferire le conoscenze di base in fisica alle applicazioni tecniche".