Spintronik

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Die Spintronik (aus den Worten Spin und Elektronik), ein neues Forschungsgebiet, das sich noch in der Grundlagenforschung befindet, nutzt das magnetische Moment des Elektrons zur Informationsdarstellung und -verarbeitung, nicht nur die Ladung wie die herkömmliche Halbleiterelektonik. Das magnetische Moment der Elektronen entsteht durch ihre Eigenrotation (im übertragenen Sinn), dem Spin. Die Spintronik beruht auf der Möglichkeit der sogenannten "Spininjektion" in Halbleitermaterialien. Mit der Spininjektion können spinpolarisierte Ströme in Halbleitern erzeugt werden, die in der Form der Spinrichtung einen weiteren Freiheitsgrad aufweisen, der als zusätzliche Eigenschaft für die Informationsdarstellung genutzt werden kann.

Es besteht die Aussicht, dass Bauelemente, die nur den Spin des Elektrons schalten, deutlich schneller sein können als herkömmliche, die auf dem Ladungstransport beruhen. Außerdem würde der Vorgang weniger Energie benötigen als ein vergleichbarer Ladungstransport mit gleichem Informationsinhalt. Falls diese Technologie auch industriell tragfähig wird, hätte sie den wesentlichen Vorteil, dass für sie ein großer Teil der heutigen Fertigungstechnik für Halbleiter genutzt werden könnte.

Eine Anwendung der Spintronik ist bereits in gängigen Produkten verfügbar: Neue Festplattentypen haben "Spinvalve"-Dünnschicht-Leseköpfe, die den Riesenmagnetowiderstand nutzen. Sie können dadurch auf der Platte sehr kleine magnetische Domänen detektieren.

Auch als Technologie für Quantencomputer wird die Spintronik diskutiert, der dann wegen seiner enormen Schnelligkeit wesentlich leistungsfähiger bei der Faktorisierung großer Zahlen wäre und erheblichen Einfluss auf die Kryptographie haben könnte.

Die Spintronik ist eine Forschungsrichtung der Nanoelektronik.