Kryogenfreies Tieftemperatur-BLS-Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567186839

Spinwellen sind die elementaren Anregungen des Spinsystems in einem magnetisch geordneten Material, und Magnonen sind ihre Quasiteilchen. Die Brillouin-Lichtstreuungsspektroskopie (BLS) ist ein mittlerweile etabliertes Werkzeug zur Charakterisierung von Spinwellen. BLS bezeichnet die unelastische Streuung von Licht an Spinwellen und bietet mehrere Vorteile: die Möglichkeit, die Intensität der Spinwellen mit räumlicher Auflösung und hoher Empfindlichkeit zu kartieren sowie das Potenzial zur gleichzeitigen Detektion von Frequenz und Wellenvektor. Das Forschungsfeld der Magnonik zieht derzeit großes Interesse in der Community auf sich, insbesondere aufgrund seiner Relevanz für fundamentale Fragen der Spindynamik und des Potenzials von Spinwellen für die Informationstechnologie. Jüngste Studien erweitern die Magnonik auf kryogene Temperaturen. Diese Erweiterung wird durch Untersuchungen stark gekoppelter Licht-Spin-Hybridsysteme für das Quantencomputing vorangetrieben, die sich der Quantengrenze der Anregung nähern und oft sogar eine Kombination mit Supraleiter-basierten Elektronik (Fluxonik) voraussetzen. Das kryogenfreie Tieftemperatur-BLS-Spektrometer ermöglicht eine vollständig computergesteuerte und automatische Datenerfassung und Erweiterungen um etablierte sowie neu entwickelte Messmethoden. Auf diese Weise können in vielen Fällen zusätzliche, eigenständige Apparaturen vermieden und die vorhandenen Ressourcen optimal genutzt werden. Das Tieftemperatursystem ist kryogenfrei, wodurch die laufenden Betriebskosten erheblich gesenkt werden. Das Messsystem unterstützt vielfältige Kooperationen sowohl an der TU Braunschweig als auch mit der PTB auf höchstem apparativem Niveau. Das Messsystem ist erforderlich für die Umsetzung des Forschungskonzepts der im Rahmen einer Neuberufung im Juli 2024 entstandenen Gruppe Kryogene Quantenelektronik im Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der TU Braunschweig. Das System ergänzt die bestehende Infrastruktur des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA) und ist von hoher Relevanz für Folgeprojekte des Exzellenzclusters EXC-2123 QuantumFrontiers. Darüber hinaus wird es einen reibungslosen Transfer der Aktivitäten des Antragstellers von Wien nach Braunschweig unterstützen und durch seine Erweitbarkeit eine moderne, apparative Plattform für vielfältige Kollaborationen bieten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Kryogenfreies Tieftemperatur-BLS-Spektrometer
• Gerätegruppe: 0150 Geräte zur Messung der magnetischen Materialeigenschaften
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr. Oleksandr Dobrovolskiy