Um elektronische Geräte energieeffizienter zu machen, arbeitet die Forschung daran, Spinwellen und ihre Quantenteilchen, die Magnonen, zu nutzen. Diese können mehr Informationen transportieren als Elektronen und gleichzeitig deutlich weniger Energie verbrauchen. Spinwellen wiederum sind die kollektive Anregung von magnetischen Momenten in einem magnetischen Material. Beim Spin handelt es sich um den Eigendrehimpuls eines Quantenteilchens, beispielsweise eines Elektrons oder Neutrons. Er ist die Grundlage aller magnetischen Phänomene.
In den beiden von der EU geförderten Projekte geht es darum, die Erkenntnisse der Spin- und Magnonikforschung in die Anwendung zu bringen. Bei "Magnonics meets micro-electro-mechanical systems: a new paradigm for communication technology and radio-frequency signal processing" (M&MEMS) soll die Spintechnologie fit für vorhandene elektronische Geräte gemacht werden. Das Team setzt dabei auf die Kombination von magnonischen Systemen mit mikromechanischen Systemen, sogenannte MEMS-Chips. MEMS steht für "micro-electro-mechanical systems".
Der Projektkoordinator Juniorprofessor Philipp Pirro von der Kaiserslautern:
"Dabei handelt es sich zum Beispiel um mikroskopische Motoren oder Beschleunigungssensoren, die unter anderem in Smartphones vorkommen. Magnonische Systeme lassen sich über Magnetfelder steuern. Diese werden meist durch Elektromagneten erzeugt und dafür benötigt man bisher allerdings Strom."
An dem Vorhaben, welches von der Technischen Universität Kaiserslautern koordiniert wird, sind acht Partnern aus fünf EU-Staaten beteiligt. Darunter sind Universitäten wie die TU München und das Politecnico di Milano sowie führende Technologieunternehmen im Bereich der Hochfrequenzkommunikation wie Nokia und Thales.
Im zweiten geförderten Projekt "Computation Systems Based on Hybrid Spin-wave–CMOS Integrated Architectures" (SPIDER) geht es ebenfalls um magnonische Elemente. Im Blick hat das Forscherteam dabei sogenannte Complementary metal-oxide-semiconductor, kurz CMOS. Sie kommen in allen gängigen Rechnern vor. An dem Vorhaben sind neben der TUK und der Fraunhofer-Gesellschaft noch vier weitere europäische Partner beteiligt. Koordiniert wird es am Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC) im belgischen Löwen.
Eines der Projekte wird an der TU Kaiserslautern koordiniert und durch die EU mit 3,3 Millionen Euro gefördert, wobei 525.000 Euro nach Kaiserslautern gehen. Das andere Vorhaben wird in Belgien geleitet. Dafür stellt die EU rund drei Millionen Euro bereit, wovon 310.000 Euro für Arbeiten an der TU Kaiserslautern bestimmt sind.
Zum Nachlesen:
- TU Kaiserslautern (14.12.2022): Energieeffizientere Geräte dank Spintechnologie: Rund 6,3 Millionen Euro EU-Förderung für zwei Projekte
- Cordis: Computation Systems Based on Hybrid Spin-wave–CMOS Integrated Architectures
- Cordis: Magnonics meets micro-electro-mechanical systems: a new paradigm for communication technology and radio-frequency signal processing
