Fußballroboter im Tor © Nikolas Golsch​/​TU Dortmund
Drei Fragen an Prof. Mirko Cinchetti und Dr. Mattia Benini

Magnetismus mit Molekülen steuern – und das in Rekordzeit

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Grafik: Eine Grafik in Blau- und Grautönen zeigt mit ultrakurzen Laserpulsen angeregte Moleküle (C₆₀) auf einer Cobalt-Oberfläche. © Brad Baxley​/​Part to Whole
Mit ultrakurzen Laserpulsen angeregte Moleküle (C₆₀) auf einer Cobalt-Oberfläche ermöglichen die Steuerung von Spinwellen im Material.
Drei Fachartikel in Science Advances und Nature Communications zeigen, wie Forschende der TU Dortmund gemeinsam mit internationalen Partnern im EU-Projekt INTERFAST völlig neue Wege gefunden haben, Magnetismus an der Grenzfläche zwischen Metallen und Molekülen zu entdecken, umzugestalten und mit Licht zu kontrollieren. Die Erkenntnisse könnten den Weg für ultraschnelle, energieeffiziente Computertechnologien ebnen. Prof. Mirko Cinchetti und Dr. Mattia Benini, die vonseiten der TU Dortmund an den Veröffentlichungen beteiligt waren, sprechen im Interview über die Ergebnisse, das Projekt und die Vorteile der internationalen Forschungskooperation.

Sie haben kürzlich gleich drei Paper in renommierten Fachzeitschriften veröffentlicht. Worum geht es darin?

Wir haben untersucht, wie sich Magnetismus an der Grenzfläche zwischen ultradünnem Kobalt und organischen Molekülen verändern lässt. In einer Studie (Science Advances) haben wir eine bislang verborgene, sehr spezielle magnetische Schicht direkt an dieser Grenzfläche entdeckt – sichtbar gemacht mit ultraschnellen Laserpulsen. In einer weiteren Arbeit (Nature Communications) konnten wir zeigen, dass Moleküle das klassische magnetische Muster von Kobalt komplett umgestalten und einen neuen, „glasartigen“ Zustand erzeugen. Und schließlich haben wir gezeigt (Nature Communications), dass sich der Magnetismus an der Grenzfläche durch gezielte Lichtanregung innerhalb von Billionstelsekunden verändern lässt.

Was war das Ziel des EU-Projekts INTERFAST, in dessen Rahmen Ihre Forschung entstanden ist?

INTERFAST lief von Mai 2021 bis Ende Oktober 2024 und hatte das Ziel, völlig neue Möglichkeiten zu schaffen, Magnetismus gezielt, schnell und energiesparend zu steuern. Der Trick: Wir kombinierten Metalle mit organischen Molekülen und nutzten die besonderen Wechselwirkungen genau an der Grenzfläche. So ließen sich Materialeigenschaften quasi „auf Knopfdruck“ verändern – eine spannende Grundlage für künftige ultraschnelle und energieeffiziente Computertechnologien.

Sie haben mit Partnern aus mehreren Ländern zusammengearbeitet. Wie funktionierte das – und welche Vorteile entstanden dadurch?

Wir waren ein internationales Team mit Partnern aus ganz Europa, die jeweils ihre eigene Expertise einbrachten – von der Materialherstellung über modernste Messmethoden bis hin zur theoretischen Modellierung. Wir trafen uns regelmäßig online, besuchten uns gegenseitig in den Laboren und führten gemeinsame Experimente durch. Der große Vorteil: Wir konnten Probleme aus verschiedenen Blickwinkeln angehen, Ergebnisse schnell überprüfen und Methoden nutzen, die in einem einzelnen Labor gar nicht verfügbar gewesen wären.

Zu den Personen

Prof. Mirko Cinchetti ist Professor für Experimentelle Physik und Leiter der Cinchetti Group – Excitations in Functional Quantum Materials an der TU Dortmund. Er erforscht, wie sich fundamentale Anregungen an Oberflächen und Grenzflächen – etwa in Quantenmaterialien – mithilfe von Licht in extrem kurzen Zeiten steuern lassen. Seine Schwerpunkte liegen in der Spintronik, der Ultraschnelle-Dynamik und der Entwicklung neuer Konzepte für zukünftige Quantentechnologien.

Dr. Mattia Benini ist Postdoktorand in der Cinchetti Group an der TU Dortmund. Er forscht an der zeitaufgelösten Magneto-Optik von hybriden Grenzflächen zwischen Metallen und Molekülen. Sein Schwerpunkt liegt auf der experimentellen Untersuchung ultraschneller magnetischer Prozesse, die neue Ansätze für spintronische Anwendungen ermöglichen.

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