Forschern der Universität Regensburg ist es erstmals gelungen, den Spin von Elektronen gezielt zu beeinflussen und so eine neue Art von Strom zu erzeugen. Ihre im Fachmagazin Physical Review Letters veröffentlichten Forschungen könnten zu einer neuen Klasse von elektronischen Geräten führen ? zur Spintronik.
Das Team von Sergey Ganichev erzeugte mittels Laserlicht in einer speziell hergestellten Halbleiterstruktur einen Strom, bei dem alle Elektronen denselben Spin haben. Die Richtung des Stromflusses hängt dabei von der Richtung des Elektronenspins ab und lässt sich dadurch durch das Laserlicht beeinflussen. Diese Entdeckung stellt die Entwicklung von neuartigen, optoelektronischen Geräten in Aussicht.
Herkömmlicher Strom nutzt nur eine Eigenschaft von Elektronen aus: ihre Ladung. Neben einer wohldefinierten Ladung und Masse haben Elektronen allerdings noch eine weitere, geheimnisvollere Eigenschaft, den Spin. Obwohl Elektronen sich nicht um sich selbst drehen, sondern den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen, verhält sich der Spin mathematisch wie ein Drehimpuls. Er kann dabei in zwei verschiedene Richtungen weisen.
Während in herkömmlichen Strom beide Spinrichtungen gleich häufig vorkommen, haben die Forscher in Regensburg in ihrer Halbleiterstruktur ein Übergewicht von Spins einer Richtung erzeugt. Dies wurde mit Hilfe von zirkular polarisiertem Laserlicht erreicht. Das mit diesem Licht verbundene elektromagnetische Feld liegt nicht in einer festen Ebene, sondern rotiert wie ein Propeller. Die Rotationsrichtung dieses Feldes bestimmt, welche der beiden Spinrichtungen der Elektronen das Übergewicht erhält. Dieses Übergewicht lässt nun spontan einen Strom durch den Halbleiter fließen, wobei die dominierende Spinrichtung die Richtung des Stromes festlegt.
Stefan Maier
