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Kurznachrichten Dezember 2012

Mit Fullerenen zum Quantencomputer

Quantencomputer sollen bestimmte Aufgaben einmal wesentlich effizienter berechnen können als herkömmliche, siliziumbasierte Computer. Doch noch fehlen geeignete Materialien für eine alltagstaugliche Umsetzung. Die Realisierbarkeit eines Quantencomputers auf der Basis von Elektronenspins zu demonstrieren, ist das Ziel eines aktuellen materialwissenschaftlichen Gemeinschaftsprojekts des Forschungszentrums Jülich und der Universitäten Mainz und Osnabrück, das die VolkswagenStiftung mit 550.000 Euro über drei Jahre fördert.

Der Projektverbund soll die Grundlagen für einen Quantencomputer schaffen, der auf speziellen Fullerenen basiert, fußballförmigen Kohlenstoffmolekülen, in die jeweils ein Stickstoffatom eingebettet ist. Der Elektronenspin dieser Stickstoffatome dient als Qubit, das Analogon eines Bits in der Quanteninformationstechnologie. Die Fullerene sorgen dafür, dass der Spin stabil ist. Gleichzeitig verhindern sie allerdings auch, dass die Daten direkt ausgelesen werden können. Das soll über einen Umweg gelingen: Die Fullerene sollen auf Diamanten mit sogenannten Stickstoff-Fehlstellen platziert werden, mit denen die Qubits wechselwirken und die optisch ausgelesen werden können.

Am Jülicher Peter Grünberg Institut ist geplant, eine Anlage aufzubauen, mit der die hitzeempfindlichen gefüllten Fullerene bei niedrigen Temperaturen in Nanoröhren aus Kohlenstoff eingebracht und darin auf dem Diamanten ausgerichtet werden können. Dies soll im Rahmen einer Promotionsarbeit geschehen. Wenn die Synthese wie geplant klappt, hoffen die Projektpartner, die Kopplung der ausgerichteten Qubits mit den Fehlstellen noch während der geplanten Projektlaufzeit gemeinsam beobachten zu können.

Peter Grünberg Institut, Elektronische Eigenschaften (PGI-6)

Neuer Mechanismus in magnetoresistiver Verbindung

Magnetoresistive Materialien ermöglichen die sensitive Messung magnetischer Felder, denn ihr elektrischer Widerstand ändert sich messbar bei Änderungen des Winkels und der Stärke von Magnetfeldern. Weil sie außerdem miniaturisierbar sind, werden aus ihnen zahlreiche Sensoren gefertigt, die etwa in Speichermedien von Computern Daten auslesen oder in der Servolenkung von Autos den Lenkwinkel bestimmen. Jülicher und Aachener Wissenschaftler fanden nun ein ungewöhnliches temperaturabhängiges Verhalten einer magnetoresistiven Verbindung, die aus dem seltenen Erdmetall Gadolinium und dem Halbleiter Silizium besteht.

Bei Temperaturen um 54 Kelvin reagiert das Material vollkommen anders auf Magnetfelder als bei noch tieferen Temperaturen: bei 54 Kelvin mit einer Verringerung des elektrischen Widerstands, bei tieferen Temperaturen mit einer Erhöhung. 54 Kelvin ist die Temperatur, unterhalb derer das Material magnetisch ist. Zusätzlich entdeckten die Forscher ein ungewöhnliches Schrumpfungsverhalten beim Kühlen des Materials: Erst nimmt das Volumen wie erwartet ab, aber unterhalb von 54 Kelvin nimmt es wieder zu.

Mithilfe von Streuexperimenten fanden die Forscher Hinweise auf einen neuen Mechanismus, der das auffallende Verhalten erklären kann. Quasiteilchen in den Leitungsbändern des Materials, sogenannte magnetische Polaronen, sollen es verursachen. Ein Polaron kann man sich wie eine magnetische Wolke vorstellen, die sich mit den Leitungselektronen durch das Material bewegt. Je nach Winkel des äußeren Magnetfelds kann sich die Wolke schneller oder langsamer fortbewegen – der elektrische Widerstand sinkt oder steigt. Die Forscher hoffen nun, dass ihre Erkenntnisse helfen, weitere interessante Materialien dieses Typs zu finden, die auch bei höheren, praxistauglichen Temperaturen nutzbar sind.

Originalveröffentlichung:

Possible magnetic-polaron-switched positive and negative magnetoresistance in the GdSi single crystals; H. Li et al.; Scientific Reports Volume: 2, Article number: 750, DOI:10.1038/srep00750; http://dx.doi.org/10.1038/srep00750

Peter Grünberg Institut, Bereich Streumethoden (PGI-4 / JCNS-2)

Friedrich-Wilhelm-Preis für Dissertation

Der Friedrich-Wilhelm-Preis 2012 der RWTH Aachen für herausragende wissenschaftliche Leistung ging in diesem Jahr an Dr. Giulia Rossetti. Ausgezeichnet wurde ihre exzellente Dissertation an der German Research School for Simulation Sciences (GRS), die Rossetti im vergangenen Jahr beendete. Mittlerweile arbeitet die Wissenschaftlerin als Postdoc am Jülich Supercomputing Centre (JSC) und am Barcelona Supercomputing Centre. Ende November nahmen sie und ihr Betreuer, Prof. Paolo Carloni von der GRS, den mit 1000 Euro dotierten Preis im Rahmen eines Festakts der RWTH Aachen entgegen.

Der Friedrich-Wilhelm-Preis wird alljährlich an Studierende und Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der RWTH vergeben, die herausragende wissenschaftliche Leistungen gezeigt haben. Die Preise werden von der gleichnamigen Stiftung vergeben, die 1865 gegründet wurde. Ihr zentrales Anliegen ist die Förderung von Forschung und Lehre an der RWTH Aachen sowie die Unterstützung von Studierenden. Der Name der Stiftung geht auf den preußischen Kronprinzen und späteren Kaiser Friedrich Wilhelm III. zurück.

German Research School (GRS)

Jülich Supercomputing Centre (JSC)

Aktuelle Termine

Auf Seite http://www.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:

JSC-Kolloquium zum Jahresabschluss

13. Dezember, Hörsaal Jülich Supercomputing Centre JSC

"God save the Queen" ist der Titel des Vortrags von Prof. Thomas Lippert zum Abschluss des Jahreskolloquiums des Jülich Supercomputing Centre. Im Mittelpunkt steht dabei natürlich JUQUEEN, Jülichs neuer Supercomputer, der schnellste Rechner Europas.

Mehr Informationen zum Jahresabschlusskolloquium

Mediathek

"Forschen in Jülich" als Tablet-Magazin

Im Appstore steht die neue Ausgabe des Tablet-Magazins "Forschen in Jülich" kostenlos zur Verfügung. Mithilfe von Neutronen nähern sich Forscher in der Titelgeschichte dem „Geheimnis des Schnabeltiers“ und mit ihm verschiedenen Arten von Hämoglobin. Daneben beleuchtet das Magazin unter anderem das Jülicher Know-how für das Fusionskraftwerk ITER, die Forschung an magnetischen Molekülen für die übernächste Computergeneration, Neues zu Wirkstoffen gegen Tuberkulose sowie Gehirnforschung zur Synästhesie.

Mehr Informationen, Appstore und Google Play Store

Pressekontakt: Erhard Zeiss, Tel. 02461 61-1841, e.zeiss@fz-juelich.de


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