Os elétrons possuem seu próprio momento angular. Eles giram em seu próprio eixo. Na física, o termo técnico para essa propriedade é spin. Esse spin de elétron é o que faz os elétrons se comportarem como ímãs. Contudo, o que é especial é que mesmo quando eles mantêm sua posição (ou seja, não se movem), os elétrons podem passar seu spin para os elétrons vizinhos. Este processo semelhante a uma reação em cadeia no qual um spin é transmitido magneticamente como informação é chamado de corrente de spin. Ele pode ser gerado por diferenças de temperatura entre duas extremidades de um componente eletrônico. A vantagem da corrente de spin sobre a eletricidade normal é que dificilmente gera calor adicional, economizando assim mais energia.

A maior parte do calor gerado por máquinas eletrônicas, como computadores, não é usada. De fato, geralmente é necessária uma grande quantidade de energia para resfriá-los. Um grupo de pesquisa liderado pelos físicos de Bielefeld Dr. Timo Kuschel e Professor Dr. Günter Reiss usou o programa de prioridade DFG SpinCaT para estudar como as correntes de spin podem ser geradas, manipulado, e detectado. "Isso nos permitirá usar o calor desperdiçado para novos tipos de armazenamento de dados, juntamente com outros componentes do computador com base na corrente de spin e, assim, ajudar a economizar energia, "explica Kuschel.

Em cooperação com universidades nacionais e internacionais, Dr. Timo Kuschel, Dr. Oliver Reimer, e o Ph.D. o estudante Panagiota Bougiatioti alcançou recentemente três avanços na pesquisa básica sobre caloritrônica de spin.

Confirmação das correntes de spin: Confirmar que uma corrente de spin é gerada em um material específico não é uma preocupação trivial, de acordo com Kuschel. "Em alguns materiais, não pode ser mostrado inequivocamente, porque outros efeitos, como os efeitos termoelétricos clássicos, também são detectados automaticamente. "O estudante de doutorado de Bielefeld, Panagiota Bougiatioti, conseguiu desenvolver um método para esses materiais que filtra e separa os efeitos parasitas do efeito que gera a corrente de spin. permite aos cientistas determinar inequivocamente se uma corrente de spin é gerada em um material específico. A equipe do projeto também incluiu pesquisadores da Universidade de Osnabrück e do European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) em Grenoble. Publicou suas descobertas na revista Cartas de revisão física .

Gire a corrente no espaço: Uma corrente de spin se move ao longo de uma diferença de temperatura:um sinal magnético é transferido de, por exemplo, quente para frio. Dr. Oliver Reimer, que recebeu seu doutorado da Faculdade de Física da Universidade de Bielefeld, conseguiu construir uma nova configuração que pode gerar diferenças de temperatura em uma pequena escala de comprimento e em direções espaciais especificadas. Isso agora torna possível induzir correntes de spin que variam espacialmente em um material - anteriormente, isso foi possível em apenas uma única direção - e estudar novos tipos de efeito que dependem da direção que uma corrente de spin toma. A equipe do projeto Bielefeld realizou esta pesquisa em cooperação com a Universidade de Regensburg. Reimer apresentou seus resultados como primeiro autor na revista Nature Relatórios Científicos .

Corrente de rotação no tempo: Em um outro projeto, O Dr. Timo Kuschel junto com o Dr. Johannes Kimling da Universidade de Illinois nos Estados Unidos usaram escalas de tempo muito curtas para medir quanto tempo leva para uma corrente de spin surgir. Com a ajuda da tecnologia laser de ponta, os cientistas repetiram continuamente seu experimento enquanto variavam o tempo entre a geração e o surgimento de uma corrente de spin:quão grande é a corrente de spin após 1, 10, ou 25 picossegundos? O artigo da equipe internacional do projeto foi publicado na revista Cartas de revisão física .

O Dr. Timo Kuschel e o Professor D. Günter Reiss estão interessados ​​em continuar suas pesquisas no campo da caloritrônica spin:"Este campo já exerceu uma forte influência na pesquisa básica, mas ainda está em sua infância quando se trata de aplicativos. Portanto, o próximo passo será transferir conhecimentos básicos em física para aplicações técnicas. "