De technologie van spintronica is gebaseerd op de intrinsieke spin van elektronen. Op middellange termijn, het is ingesteld om elektronica te vervangen als basis voor technische apparaten. DESY-wetenschapper Lars Bocklage heeft een nieuwe manier ontdekt om ultrasnelle spinstromen te produceren. Zijn berekeningen, die nu zijn gepubliceerd in de Fysieke beoordelingsbrieven , suggereren dat de spinstroom kan werken op terahertz-frequenties - duizend keer sneller dan de snelheden die momenteel haalbaar zijn.

Spin is een kwantummechanische eigenschap van het elektron en een maat voor zijn intrinsieke impulsmoment. Zoals de elektrische lading van een elektron in elektronica, zijn spin kan ook worden gebruikt om informatie te verwerken of op te slaan. Dit onderzoeksgebied staat bekend als spintronica, analoog aan elektronica. Spintronic-apparaten worden tegenwoordig al gebruikt voor de leeskoppen van harde schijven en voor magnetoresistieve sensoren. Echter, spinelektronica is een pure nanotechnologie, omdat spinstromen slechts extreem korte afstanden afleggen voordat ze de informatie die ze dragen verliezen. Hoe dan ook, spintronics zou ooit de elektronica helemaal kunnen vervangen en signalen niet alleen extreem snel, maar ook zeer energiezuinig kunnen verwerken. Dit is zo omdat, in tegenstelling tot elektronica, in spintronica hoeven geen elektronen als stroom te vloeien, afvalwarmte produceren en daardoor energie verbruiken.

Zoals elektrische stromen, spinstromen kunnen worden gecreëerd door fluctuerende magnetische velden. Een spinstroom kan ook worden "gepompt" van een magnetisch materiaal in een naburig niet-magnetisch materiaal; de spinstroom bestaat dan ook over enige afstand in het andere materiaal. Het effect is bijzonder uitgesproken wanneer het magnetische materiaal wordt geëxciteerd door een extern magnetisch veld met zijn resonantiefrequentie. Dit ligt meestal rond een paar gigahertz, de frequentie waarmee moderne mobiele communicatieapparatuur of computerprocessors worden gebruikt. Een gigahertz (GHz) komt overeen met een miljard trillingen per seconde, een terahertz (THz) is duizend keer sneller, d.w.z. een biljoen trillingen per seconde.

De berekeningen van Bocklage laten zien dat ultrasnelle spinstromen kunnen worden opgewekt met duizend keer hogere frequenties dan tot nu toe mogelijk was. Verrassend genoeg, de spinstroom zakt niet naar nul, zelfs wanneer de excitatie niet wordt aangedreven op de resonantiefrequentie. "De snelle temporele fluctuatie in de magnetisatie compenseert de afname in de amplitude van de magnetisatie, " legt Bocklage uit. "Dit leidt tot een aanhoudende spinstroom bij zeer hoge frequenties, die zich stabiliseert op ongeveer tien procent van de resonantiefrequentiestroom. Door het te prikkelen met behulp van terahertz-straling, zoals nu wordt gebruikt door full-body scanners op luchthavens en waarvoor momenteel intense bronnen worden ontwikkeld in modern laseronderzoek, de THz-spinstroom kan nog groter zijn." Een ander voordeel is dat de terahertz-spinstroom oscilleert in harmonie met het magnetische veld dat de magnetisatie stimuleert. Dit betekent dat de spinstroom extern volledig kan worden geregeld via het THz-magneetveld.