{"id":703528,"date":"2026-01-08T21:03:16","date_gmt":"2026-01-08T21:03:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/703528\/"},"modified":"2026-01-08T21:03:16","modified_gmt":"2026-01-08T21:03:16","slug":"dresdner-team-entdeckt-ueberraschende-schwingungszustaende-in-magnetwirbeln","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/703528\/","title":{"rendered":"Dresdner Team entdeckt \u00fcberraschende Schwingungszust\u00e4nde in Magnetwirbeln"},"content":{"rendered":"

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08.01.2026 20:00<\/p>\n

Dresdner Team entdeckt \u00fcberraschende Schwingungszust\u00e4nde in Magnetwirbeln <\/p>\n

\n Forschende am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) haben in winzigen Magnetwirbeln neue, bislang unbeobachtete Schwingungszust\u00e4nde entdeckt \u2013 sogenannte Floquet-Zust\u00e4nde. Anders als in fr\u00fcheren Experimenten, die daf\u00fcr energieaufwendige Laserpulse ben\u00f6tigten, reicht in Dresden daf\u00fcr eine winzige Anregung mit magnetischen Wellen. Das er\u00f6ffnet nicht nur spannende Fragen f\u00fcr die Grundlagenphysik, sondern k\u00f6nnte eines Tages als eine Art Universaladapter zwischen Elektronik, Spintronik und Quantenbauteilen dienen. Das Team pr\u00e4sentiert seine Ergebnisse im Fachjournal Science (DOI: 10.1126\/science.adq9891).<\/p>\n

\n Magnetische Wirbel k\u00f6nnen sich in hauchd\u00fcnnen, mikrometergro\u00dfen Scheiben aus einem Magnetmaterial bilden, zum Beispiel Nickel-Eisen. Bei diesen Wirbeln ordnen sich die Elementarmagnete \u2013 winzige Kompassnadeln \u2013 kreisf\u00f6rmig an. Durch einen Ansto\u00df von au\u00dfen k\u00f6nnen Wellen entstehen, die sich wie eine La-Ola-Bewegung durchs Stadion fortpflanzen: Jede Kompassnadel kippt ein St\u00fcckchen und gibt den Impuls an die n\u00e4chsten weiter. Fachleute bezeichnen diese kollektiven Wellenbewegungen als Magnonen. \u201eDiese Magnonen k\u00f6nnen Information durch den Magneten tragen, ohne dass Ladung flie\u00dft\u201c, erkl\u00e4rt Projektleiter Dr. Helmut Schulthei\u00df vom Institut f\u00fcr Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR. \u201eDas macht sie f\u00fcr die Forschung an neuartigen Computertechnologien interessant.\u201c<\/p>\n

Vor einiger Zeit experimentierte sein Team an besonders kleinen Magnetscheiben, indem es deren Durchmesser von einigen Mikrometern auf wenige Hundert Nanometer reduzierte. Damit wollte die Gruppe herausfinden, inwieweit sich unterschiedlich gro\u00dfe Scheiben f\u00fcr das sogenannte neuromorphe Rechnen nutzen lassen, ein neuartiges Computerkonzept. Doch bei der Auswertung der Daten fiel den Forschenden auf, dass bei manchen Scheiben das gemessene Spektrum nicht nur eine einzige Resonanzlinie zeigte, sondern eine ganze Reihe fein aufgeteilter Linien \u2013 ein regelrechter Frequenzkamm. \u201eZuerst dachten wir, es sei ein Messartefakt oder irgendein St\u00f6rimpuls\u201c, erinnert sich Schulthei\u00df. \u201eDoch als wir den Versuch wiederholten, trat der Effekt wieder auf. Damit war klar: Da steckt etwas Neues dahinter!\u201c<\/p>\n

Rotierender Wirbelkern<\/p>\n

Die Erkl\u00e4rung des Ph\u00e4nomens fand sich in einer Theorie des franz\u00f6sischen Mathematikers Gaston\u202fFloquet. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts hatte er gezeigt, dass Systeme, die rhythmisch angesto\u00dfen werden, neue Zust\u00e4nde bilden k\u00f6nnen: Wird das System regelm\u00e4\u00dfig angeschubst, entstehen zus\u00e4tzliche Schwingungen, die es im Ruhezustand nicht gibt. Bisher lie\u00dfen sich solche Floquet-Zust\u00e4nde zumeist nur mit starken Laserpulsen erzeugen, verbunden mit hohem Energieaufwand. Doch das Dresdner Team fand heraus, dass sie in magnetischen Wirbeln quasi von allein entstehen \u2013 vorausgesetzt, die Magnonen werden stark genug anregt. Dann n\u00e4mlich geben sie einen Teil ihrer Energie an den Wirbelkern weiter. Der beginnt daraufhin, eine kleine Kreisbewegung um sein Zentrum zu vollf\u00fchren. Diese winzige Bewegung gen\u00fcgt, um den magnetischen Zustand rhythmisch zu modulieren.<\/p>\n

In den Messungen machte sich das als Frequenzkamm bemerkbar: Statt einer einzelnen klaren Resonanz tauchte ein ganzes B\u00fcndel regelm\u00e4\u00dfig verteilter Linien auf \u2013 so, als w\u00fcrde ein einzelner Ton pl\u00f6tzlich in viele harmonische Teilt\u00f6ne zerfallen. \u201eWir waren verbl\u00fcfft, dass eine so kleine Bewegung des Kerns gen\u00fcgt, um das uns wohlbekannte Spektrum der Magnonen in eine ganze Reihe neuer Zust\u00e4nde aufzuspalten\u201c, erkl\u00e4rt Schulthei\u00df.<\/p>\n

Mit Mikrowatt zum Frequenzkamm<\/p>\n

Das Besondere: Der Prozess l\u00e4sst sich mit wenig Energie in Gang bringen. Wo anderswo leistungsstarke Laserpulse ben\u00f6tigt werden, reichen hier Mikrowattleistungen \u2013 ein winziger Bruchteil dessen, was ein Handy im Standby-Modus braucht. Dieser Umstand verspricht interessante Perspektiven. Beispielsweise k\u00f6nnten solche Frequenzk\u00e4mme helfen, unterschiedliche Systeme besser aufeinander abzustimmen \u2013 etwa, wenn man ultraschnelle Terahertz-Ph\u00e4nomene mit klassischer Elektronik oder Quantenbauteilen verkn\u00fcpfen will. \u201eWir nennen das den Universaladapter\u201c, erl\u00e4utert Schulthei\u00df. \u201eSo wie sich mit einem USB-Adapter Ger\u00e4te mit verschiedenen Anschl\u00fcssen miteinander verbinden lassen, k\u00f6nnten Floquet-Magnonen Frequenzen zusammenbringen, die sonst nicht zueinander passen.\u201c<\/p>\n

F\u00fcr die Zukunft hat das Team bereits Pl\u00e4ne. Es will testen, ob sich das Prinzip auch auf andere magnetische Strukturen anwenden l\u00e4sst. Auch f\u00fcr die Entwicklung neuer Computertechnologien k\u00f6nnte der Effekt bedeutsam werden, da sich damit Magnonen-Signale leichter mit elektronischen Schaltungen oder Quantensystemen koppeln lassen. \u201eZum einem er\u00f6ffnet unsere Entdeckung neue Wege, grundlegende Fragen des Magnetismus zu beantworten\u201c, betont Schulthei\u00df. \u201eZum anderen k\u00f6nnte sie irgendwann helfen, die Welt der Elektronik, der Spintronik und der Quanteninformationstechnologie besser miteinander zu verbinden.\u201c<\/p>\n

Bei allen Messungen der Magnetwirbel und der Auswertung von Daten verschiedener Messger\u00e4te wurde das am HZDR entwickelte Programm Labmule genutzt, das als Lab-Automation-Tool angeboten wird.<\/p>\n

Publikation:
C. Heins, L. K\u00f6rber, J.-V. Kim, T. Devolder, J.H. Mentink, A. K\u00e1kay, J. Fassbender, K. Schultheiss, H. Schultheiss: Self-induced Floquet magnons in magnetic vortices, in Science, 2026 (DOI: 10.1126\/science.adq9891).<\/p>\n

Weitere Informationen:<\/p>\n

Dr. Helmut Schulthei\u00df
Institut f\u00fcr Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR
Tel. +49 351 260 3243 | E-Mail: h.schultheiss@hzdr.de<\/p>\n

Medienkontakt:
Simon Schmitt | Leitung und Pressesprecher
Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260 3400 | Mobil: +49 175 874 2865 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de<\/p>\n

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
\u2022\tWie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
\u2022\tWie k\u00f6nnen Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
\u2022\tWie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?<\/p>\n

Das HZDR entwickelt und betreibt gro\u00dfe Infrastrukturen, die auch von externen Messg\u00e4sten genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum f\u00fcr Hochleistungs-Strahlenquellen.
Es ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat sechs Standorte (Dresden, Freiberg, G\u00f6rlitz, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und besch\u00e4ftigt fast 1.500 Mitarbeiter*innen \u2013 davon etwa 700 Wissenschaftler*innen inklusive 200 Doktorand*innen.\n <\/p>\n

Wissenschaftliche Ansprechpartner:<\/p>\n

Dr. Helmut Schulthei\u00df
Institut f\u00fcr Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR
Tel. +49 351 260 3243 | E-Mail: h.schultheiss@hzdr.de<\/p>\n

Originalpublikation:<\/p>\n

C. Heins, L. K\u00f6rber, J.-V. Kim, T. Devolder, J.H. Mentink, A. K\u00e1kay, J. Fassbender, K. Schultheiss, H. Schultheiss: Self-induced Floquet magnons in magnetic vortices, in Science, 2026 (DOI: 10.1126\/science.adq9891)<\/p>\n

Bilder<\/b><\/p>\n

\"K\u00fcnstlerische<\/a>
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K\u00fcnstlerische Darstellung Floquet-gesteuerter Magnonen: Ein statischer magnetischer Wirbel wird durc …<\/a>
Quelle: Katrin und Helmut Schulthei\u00df
Copyright: Katrin und Helmut Schulthei\u00df<\/p>\n

\n Merkmale dieser Pressemitteilung:
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\n Journalisten
Chemie, Energie, Informationstechnik, Physik \/ Astronomie
\u00fcberregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch\n <\/p>\n

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\n Zur\u00fcck<\/a>\n <\/dd>\n<\/dl>\n

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