Kaiserslautern – Die Spin-Forschung an der TU Kaiserslautern (TUK) ruht auf drei starken Säulen: Dem Landesforschungszentrum OPTIMAS rund um Optik und Materialwissenschaften, dem Sonderforschungsbereich „Spin+X“ sowie dem Forschungsneubau LASE (Laboratory for Advanced Spin Engineering), der bald einzugsbereit sein wird.
Im Zusammenhang mit dem LASE hat der Fachbereich Physik mit Mathias Weiler jetzt eine Professur besetzt, die in der interdisziplinären Spin-Forschung an Festkörpern eine zentrale Rolle spielen soll. Der Schweizer leitete zuletzt eine Arbeitsgruppe am Walther-Meißner-Institut in Garching und lehrte an der TU München.
In der Physiksprache beschreibt der Spin den Eigendrehimpuls eines Elementarteilchens, etwa eines Elektrons, und bildet damit die Grundlage für magnetische Phänomene. Technologisch wertvoll sind die Erkenntnisse aus der Spin-Forschung unter anderem, wenn es um das schnelle Speichern großer Datenmengen (Festplatten & magnetic random access memory) oder das Entwickeln moderner Sensoren geht.
Weiler beschäftigt sich schon seit Beginn seiner wissenschaftlichen Karriere mit Phänomenen rund um die dynamische Wechselwirkung von Elektronenspins mit ihrer Umgebung. Deswegen war er der ideale Kandidat für die neue Professur, die im LASE-Gebäude angesiedelt wird:
„Herr Weiler ist mit seiner Expertise ein großer Gewinn für die zukunftsweisende Spin-Forschung hier am Campus“,
erklärt Prof. Dr. Herwig Ott, Dekan des Fachbereichs Physik an der TUK.
„Darüber hinaus sind wir uns sicher, dass er aus seiner zentralen Rolle heraus auch Impulse in andere Forschungsschwerpunkte des Fachbereichs Physik geben kann – etwa in der Quantenphysik, Photonik oder Biophysik. Der interdisziplinäre Ansatz seiner Forschung erlaubt ihm zudem auch Brücken zu anderen Fachbereichen zu schlagen. Dafür gibt es keinen besseren Ort als das LASE, wo die Fachbereiche Physik, Chemie und Maschinenbau künftig Kompetenzen zur Spin-Forschung bündeln.“
Weilers Entscheidung für Kaiserslautern liegt in der Forschungsexzellenz begründet:
„Die Aktivitäten an der TUK und am Fachbereich Physik sind perfekt auf meinen fachlichen Fokus zugeschnitten. Bei OPTIMAS, der Keimzelle der Spin-Forschung mit dem eingebundenen Nano Structuring Center, bin ich jetzt aktiv vertreten, ebenso wie im Sonderforschungsbereich Spin+X. Positiver Nebeneffekt der Forschungsstärke der TUK ist, dass viele hervorragende Wissenschaftler und vor Ort sind, mit denen ich mich austauschen kann. Die Nähe zur Universität Mainz, mit der wir nicht nur im Rahmen von Spin+X kollaborieren, entfaltet zusätzliches Potenzial.“
Forschungsseitig verfolgt Weiler einen innovativen Ansatz. Bislang bildet die Wechselwirkung von Spins mit Magnetfeldern die Basis für magnetische Sensoren und Datenspeicher. Der Festkörperphysiker erforscht stattdessen, wie sich andere Parameter – etwa elektrische Ströme, Schallwellen oder thermische Gradienten – zur kontrollierten Manipulation von Spins nutzen lassen.
„Mit unserer Forschung können wir den Grundstein für neue Konzepte zur magnetischen Datenspeicherung und Informationsverarbeitung legen. Durch die Kopplung der Spins an externe Freiheitsgrade können wir dabei nicht nur klassische Bits (eins und null), sondern auch Superpositionszustände realisieren und Informationstechnologien damit qualitativ weiterentwickeln.“
Physik studiert hat Weiler an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der TU München. Im Anschluss hat er in München promoviert und 2019 habilitiert. Forschungsaufenthalte führten ihn ans National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado sowie ans Walther-Meißner-Institut in Garching, wo er als Arbeitsgruppenleiter tätig war, bis der Ruf nach Kaiserslautern erfolgte. Weiler ist als Gutachter für zahlreiche renommierte Fachpublikationen und Drittmittelgeber aktiv und erhielt Auszeichnungen für seine Forschung (Chorafas-Prize 2012) und Lehre (Supervisory Award 2019) in München.