Elektroner har sin egen vinkelmoment. De vänder på sin egen axel. Inom fysiken, den tekniska termen för den här egenskapen är spin. Ett sådant elektronspinn är det som får elektroner att bete sig som magneter. Dock, det speciella är att även när de behåller sin position (dvs. inte rör sig), elektroner kan överföra sin snurrning till närliggande elektroner. Denna kedjereaktionsliknande process där ett snurr överförs magnetiskt som information kallas spinnström. Det kan genereras genom temperaturskillnader mellan två ändar av en elektronisk komponent. Fördelen med spinnström över den vanliga elen är att den knappt genererar någon extra värme, och därmed spara mer energi.

Det mesta av värmen som genereras av elektroniska maskiner som datorer används inte. Verkligen, det behövs generellt mycket energi för att kyla dem. En forskargrupp som leds av Bielefeld -fysikerna Dr. Timo Kuschel och professor Dr. Günter Reiss använde DFG -prioriteringsprogrammet SpinCaT för att studera hur spinnströmmar kan genereras, manipulerad, och upptäcktes. "Detta gör att vi kan använda spillvärme för nya typer av datalagring tillsammans med andra datorkomponenter baserade på spinnström och därmed hjälpa till att spara energi, "förklarar Kuschel.

I samarbete med nationella och internationella universitet, Dr Timo Kuschel, Dr Oliver Reimer, och doktorand studenten Panagiota Bougiatioti uppnådde nyligen tre genombrott inom grundforskning om spinnkaloritronik.

Bekräftelse av centrifugeringar: Att bekräfta att en spinnström genereras i ett specifikt material är inte en trivial fråga, enligt Kuschel. "I vissa material, det kan inte visas entydigt, eftersom andra effekter som klassiska termoelektriska effekter också detekteras automatiskt. "Bielefeld Ph.D. -studenten Panagiota Bougiatioti har nu lyckats utveckla en metod för sådana material som filtrerar bort och separerar parasitiska effekter från effekten som genererar spinnströmmen. Detta gör det möjligt för forskare att entydigt avgöra om en spinnström genereras i ett specifikt material. Projektgruppen inkluderade också forskare från Osnabrück University och European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble. Det har publicerat sina resultat i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Spinnström i rymden: En centrifugeringsström rör sig längs en temperaturskillnad:en magnetisk signal överförs från, till exempel, varmt till kallt. Dr Oliver Reimer, som tog sin doktorsexamen vid Bielefeld -universitetets fysiska fakultet, lyckades bygga en ny installation som kan generera temperaturskillnader på en liten längdskala och i angivna rumsliga riktningar. Detta gör det nu möjligt att framkalla spinnströmmar som varierar rumsligt i ett material - tidigare, detta var möjligt i bara en enda riktning - och att studera nya typer av effekter som beror på vilken riktning en spinnström tar. Projektgruppen i Bielefeld genomförde denna forskning i samarbete med University of Regensburg. Reimer har presenterat sina resultat som första författare i tidskriften Nature Vetenskapliga rapporter .

Spinnström i tid: I ett ytterligare projekt, Dr Timo Kuschel har tillsammans med doktor Johannes Kimling från University of Illinois i USA använt mycket korta tidsskalor för att mäta hur lång tid det tar innan en spinnström kommer fram. Med hjälp av toppmodern laserteknologi, forskarna upprepade kontinuerligt sitt experiment medan de varierade tiden mellan generationen och uppkomsten av en spinnström:hur stor är spinnströmmen efter 1, 10, eller 25 pikosekunder? Papperet av det internationella projektteamet har publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Dr Timo Kuschel och professor D. Günter Reiss är intresserade av att fortsätta sin forskning inom spinnkaloritronik:"Detta område har redan haft ett starkt inflytande på grundforskning, men är fortfarande i sin linda när det gäller applikationer. Därför, nästa steg blir att överföra grundläggande kunskaper i fysik till tekniska tillämpningar. "