Het spinonderzoek van Kaiserslautern heeft een nieuw gezicht

Voorzitter Prof. Dr. Arnd Poetzsch-Heffter (rechts) en Prof. Dr. Herwig Ott, decaan van de faculteit Natuurkunde (links), verwelkomen Prof. Mathias Weiler aan de TU Kaiserslautern. (Thomas Koziel/TUK)

Het spin-onderzoek aan de TU Kaiserslautern (TUK) rust op drie sterke pijlers: Het Landesforschungszentrum OPTIMAS rondom optiek en materiaalkunde, de speciale onderzoeksafdeling 'Spin+X' en de nieuwbouw LASE (Laboratory for Advanced Spin Engineering), die binnenkort in gebruik zal worden genomen. In verband met LASE heeft de vakgroep natuurkunde nu een leerstoel bezet met Mathias Weiler, die een centrale rol moet spelen in het interdisciplinaire spin-onderzoek aan vaste stoffen. De Zwitser leidde recent een werkgroep aan het Walther-Meißner-Institut in Garching en gaf les aan de TU München.

In de taal van de natuurkunde beschrijft de spin de intrinsieke draaiingsimpuls van een elementair deeltje, zoals een elektron, en vormt daarmee de basis voor magnetische fenomenen. Technologisch waardevol zijn de inzichten uit het spin-onderzoek onder andere wanneer het gaat om het snel opslaan van grote hoeveelheden data (harde schijven & magnetisch random access memory) of het ontwikkelen van moderne sensoren.

Weiler houdt zich sinds het begin van zijn wetenschappelijke carrière bezig met fenomenen rondom de dynamische interactie van elektrons spins met hun omgeving. Daarom was hij de ideale kandidaat voor de nieuwe leerstoel, die gevestigd wordt in het LASE-gebouw: "De heer Weiler is met zijn expertise een grote aanwinst voor het toekomstgerichte spin-onderzoek hier op de campus," verklaart Prof. Dr. Herwig Ott, decaan van de vakgroep natuurkunde aan de TUK. "Bovendien zijn wij ervan overtuigd dat hij vanuit zijn centrale rol ook impulsen kan geven aan andere onderzoeksgebieden van de vakgroep natuurkunde – bijvoorbeeld in de kwantumfysica, fotonica of biophysica. De interdisciplinaire aanpak van zijn onderzoek stelt hem bovendien in staat om ook bruggen te slaan naar andere vakgebieden. Daarvoor is er geen betere plek dan het LASE, waar de vakgroepen natuurkunde, scheikunde en werktuigbouwkunde in de toekomst samen de expertise op het gebied van spin-onderzoek bundelen."

De beslissing van Weiler voor Kaiserslautern is gebaseerd op onderzoeksuitmuntendheid: "De activiteiten aan de TUK en binnen de vakgroep natuurkunde sluiten perfect aan op mijn professionele focus. Bij OPTIMAS, de kiem van het spin-onderzoek met het geïntegreerde Nano Structuring Center, ben ik nu actief vertegenwoordigd, evenals in de speciale onderzoeksafdeling Spin+X. Een positief neveneffect van de onderzoekssterkte van de TUK is dat er veel uitstekende wetenschappers ter plaatse zijn waarmee ik van gedachten kan wisselen. De nabijheid van de Universiteit Mainz, waarmee we niet alleen in het kader van Spin+X samenwerken, biedt bovendien extra potentieel."

Wat het onderzoek betreft, volgt Weiler een innovatieve aanpak. Tot nu toe vormde de interactie van spins met magnetische velden de basis voor magnetische sensoren en dataverwerking. De vaste stof-physicus onderzoekt in plaats daarvan hoe andere parameters – zoals elektrische stromen, geluidsgolven of thermische gradiënten – kunnen worden gebruikt voor de gecontroleerde manipulatie van spins. "Met ons onderzoek kunnen we de fundering leggen voor nieuwe concepten voor magnetisch gegevensopslag en informatieverwerking. Door de koppeling van spins aan externe vrijheidsgraden kunnen we niet alleen klassieke bits (één en nul) realiseren, maar ook superpositie-toestanden en daarmee de informatietechnologieën kwalitatief verder ontwikkelen."

Weiler heeft natuurkunde gestudeerd aan de Carl von Ossietzky Universiteit Oldenburg en de TU München. Vervolgens promoveerde hij in München en promoveerde hij in 2019 ook habilitatie. Onderzoeksvakanties brachten hem naar het National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado, en naar het Walther-Meißner-Institut in Garching, waar hij als groepsleider werkzaam was, totdat hij werd uitgenodigd voor Kaiserslautern. Weiler is actief als reviewer voor talrijke gerenommeerde vakpublicaties en financiers en ontving onderscheidingen voor zijn onderzoek (Chorafas-prijs 2012) en onderwijs (Supervisory Award 2019) in München.

Vragen beantwoord door:
Prof. Dr. Mathias Weiler
E-mail: weiler@physik.uni-kl.de
Tel.: 0631 205- 4099