Eine internationale Forschungsgruppe hat in Strontiumtitanat Magnetismus hervorgerufen, indem sie das Material mit speziellen Laserstrahlen beschossen hat. Wie sie in einer Veröffentlichung berichtet, versetzte sie die Atome in dem Kristallgitter in eine Drehbewegung, indem sie es mit intensivem Licht bestrahlte. So erzeugen die Atome gemeinsam ein Magnetfeld. Gleichzeitig hat ein zweites Team gezeigt, dass sich mit diesem Effekt magnetisierte Bereiche ultraschnell umschalten lassen. Beide Entdeckungen sind am 10. April 2024 im Fachjournal »Nature« erschienen.
Magnetismus hält nicht nur Einkaufszettel an der Kühlschranktür fest; er ist die Grundlage für moderne Datenspeicher. Die Erscheinung fußt auf quantenphysikalischen Effekten: Kleinste magnetische Momente in den einzelnen Atomen richten sich gemeinsam aus. Je rascher deren Orientierungen in den zahllosen Abschnitten eines Datenträgers gezielt hin- und hergeschaltet werden, desto effizienter lassen sich Informationen verarbeiten.
Das funktioniert normalerweise nur mit bestimmten Materialien. Eine dynamische Multiferroizität genannte Theorie hatte allerdings bereits vorhergesagt, dass sich auch in üblicherweise nicht magnetisierbaren Stoffen ein entsprechendes kollektives Feld bilden kann. Dazu muss man die einzelnen Atome mit zirkular polarisiertem (korkenzieherartig schwingendem) Licht in Kreiselbewegungen versetzen. Genau das haben beide Gruppen mit ihren Experimenten geschafft.
Die so hervorgerufenen Magnetfelder sind nicht nur überraschend stark, sie lassen sich durch die Laserpulse zudem enorm hochfrequent umschalten. Das gelingt innerhalb von Pikosekunden, das heißt billionstel Sekunden, was den Fachleuten zufolge den bisherigen Geschwindigkeitsrekord um rund das Zehnfache übertrifft. Voraussichtlich lässt sich mit dieser Methode eine große Bandbreite verschiedener Substanzen magnetisieren, die so für Anwendungen in der Hochleistungselektronik zugänglich werden.