Badania nad spinem w Kaiserslautern mają nową twarz

Prezes Prof. Dr. Arnd Poetzsch-Heffter (z prawej) oraz Prof. Dr. Herwig Ott, dziekan Wydziału Fizyki (z lewej), witają Prof. Mathiasa Weilera na TU Kaiserslautern. (Thomas Koziel/TUK)

Badania nad spinem na TU Kaiserslautern (TUK) opierają się na trzech silnych filarach: Landesforschungszentrum OPTIMAS skupiającym się na optyce i naukach materiałowych, specjalnym obszarze badawczym „Spin+X” oraz nowym budynku badawczym LASE (Laboratorium Zaawansowanej Inżynierii Spinu), który wkrótce będzie gotowy do użytku. W związku z LASE, wydział fizyki obsadził teraz stanowisko profesora z Mathiasem Weilerem, które ma odgrywać kluczową rolę w interdyscyplinarnych badaniach nad spinem w ciałach stałych. Ten Szwajcar ostatnio kierował grupą roboczą w Instytucie Walthera-Meißnera w Garchingu i wykładał na TU München.

W języku fizyki spin opisuje własny moment pędu elementarnej cząstki, na przykład elektronu, i stanowi podstawę dla zjawisk magnetycznych. Z technicznego punktu widzenia, odkrycia z badań nad spinem są cenne m.in. w kontekście szybkiego przechowywania dużych ilości danych (dyski twarde i pamięci magnetyczne o dostępie swobodnym) czy opracowywania nowoczesnych czujników.

Weiler od początku swojej kariery naukowej zajmuje się zjawiskami związanymi z dynamiczną wzajemną interakcją spinów elektronów z otoczeniem. Dlatego był idealnym kandydatem na nowe stanowisko profesora, które będzie mieścić się w budynku LASE: „Herr Weiler jest dzięki swojej wiedzy dużym zyskiem dla przyszłościowych badań nad spinem tutaj, na kampusie,” wyjaśnia prof. dr Herwig Ott, dziekan wydziału fizyki na TUK. „Ponadto jesteśmy pewni, że z jego centralnej roli będzie mógł również inspirować inne obszary badawcze wydziału fizyki – na przykład fizykę kwantową, fotonikę czy biofizykę. Interdyscyplinarne podejście jego badań pozwala mu także na budowanie mostów do innych dziedzin. Nie ma lepszego miejsca na to niż LASE, gdzie wydziały fizyki, chemii i inżynierii mechanicznej będą wspólnie rozwijać kompetencje w dziedzinie badań nad spinem.”

Decyzja Weilera o wyborze Kaiserslautern opiera się na doskonałości w badaniach: „Działania na TUK i na wydziale fizyki są idealnie dopasowane do mojego obszaru specjalizacji. Obecnie aktywnie reprezentuję OPTIMAS, kolebkę badań nad spinem z włączonym Centrum Struktur Nano, jak również specjalny obszar badawczy Spin+X. Pozytywnym efektem silnych badań na TUK jest fakt, że na miejscu jest wielu wybitnych naukowców, z którymi mogę wymieniać się doświadczeniami. Bliskość Uniwersytetu w Moguncji, z którym współpracujemy nie tylko w ramach Spin+X, dodaje dodatkowego potencjału.”

Pod względem naukowym Weiler stosuje innowacyjne podejście. Dotychczas podstawą dla czujników magnetycznych i pamięci danych była wzajemna interakcja spinów z polami magnetycznymi. Zamiast tego, fizyk ciał stałych bada, jak można wykorzystać inne parametry – na przykład prądy elektryczne, fale dźwiękowe czy gradienty termiczne – do kontrolowanej manipulacji spinami. „Nasze badania mogą stanowić podstawę dla nowych koncepcji przechowywania danych magnetycznych i przetwarzania informacji. Poprzez sprzężenie spinów z zewnętrznymi stopniami swobody, możemy nie tylko realizować klasyczne bity (jeden i zero), ale także stany superpozycji, co pozwala na znaczący rozwój technologii informacyjnych.”

Weiler studiował fizykę na Uniwersytecie Carl von Ossietzky w Oldenburgu oraz na TU München. Po studiach obronił tam doktorat i habilitował się w 2019 roku. Podczas badań przebywał w National Institute of Standards and Technology w Boulder w Kolorado oraz w Instytucie Walthera-Meißnera w Garchingu, gdzie kierował grupami roboczymi, aż do przyjęcia oferty z Kaiserslautern. Weiler jest aktywny jako recenzent dla wielu renomowanych publikacji naukowych i fundatorów środków zewnętrznych, a także otrzymał nagrody za swoje badania (Chorafas Prize 2012) i działalność dydaktyczną (Supervisory Award 2019) w Monachium.

Pytania można kierować do:
Prof. dr Mathias Weiler
E-mail: weiler@physik.uni-kl.de
Tel.: 0631 205- 4099