Grunnforskning i pandemiens tid:

«Gnister tennes når dedikerte fagfolk møtes»

De har begått et nytt gjennombrudd innen forskning på en av fysikkens minste partikler – i en tid hvor forskerne ikke får møtes fysisk. Arne Brataas om hvor viktig det er at fagfolk møtes.
Bildet er tatt høsten 2018, da forskergruppen fikk status som SFF. I dag erfarer han at covid-19 slår inn på forskningssamarbeidet over landegrensene. 
        
            (Foto: Tore Oksholen)

Bildet er tatt høsten 2018, da forskergruppen fikk status som SFF. I dag erfarer han at covid-19 slår inn på forskningssamarbeidet over landegrensene.  Foto: Tore Oksholen

Dette er grunnforskning i sin rene form: Utgangspunktet er en egenskap ved en av materiens basale byggesteiner – elektronet – som har høstet mindre oppmerksomhet gjennom tidene, nemlig at det spinner. I tillegg til at partikkelen har en elektrisk ladning så roterer den også rundt sin egen akse.

«Spinnforskeren» Arne Brataas er mannen som ble professor ved Institutt for fysikk i en alder av 33. Første gangen UA skrev om ham var i 2004, da han var blant kandidatene til å bli med i Forskningsrådets ordning Yngre fremragende forskere. Brataas var også en av to som fikk en slik YFF-bevilgning ved NTNU den gangen.

Siden har det gått slag i slag. For to år siden foreviget vi ham med plaketten han nettopp hadde fått overrakt fra Forskingsrådets representant, som stadfestet at QuSpin, Center for Quantum Spintronics, hadde fått status som senter for fremragende forskning – SFF. Da hadde de nettopp fått publisert en artikkel i Nature.

LES OGSÅ: Er verdensledende, skal bli enda bedre

Den 10. april publiserte denne forskergruppen en artikkel i Science.

Løpende samtale

Det begynner å bli en stund siden man kunne forestå vitenskapelige gjennombrudd på egenhånd. Da UA overvar utdelingen av Forskningsrådets plakett i 2018 var en rad nasjonaliteter representert i QuSpin-gruppen. I dagens verden er cutting edge science en løpende samtale mellom forskningsmiljøer rundt om i verden.

Foranledningen til Science-artikkelen var et møte med en ung stipendiat fra University of Austin, Texas, i 2013, og siden et besøk Brataas gjorde ved University of Central Florida, Orlando i 2016. Brataas:

- PhD-studenten Ran Cheng besøkte oss i 2013, og jeg la fram et forslag overfor ham om å se om et spesielt magnetisk materiale kunne virke som en kilde for spinnstrømmer.

For forklaring av hva spinntronikk er, se faktaboks.

- Dette er stort

To år senere, i 2016, besøker Brataas så professorkollega Enrique del Barco i Orlando. Under oppholdet gjør nordmannen rede for teoriene omkring kilden til spinnstrømmen.

- Dette inspirerte Enrique. Han begynte umiddelbart å søke finansiering og sette sammen en gruppe for å demonstrere fenomenet i sitt laboratorium. Han hadde tilgang til nasjonal infrastruktur i USA med nye målemetoder som vi ikke hadde hos oss. Det ga håp om å kunne observere dette for første gang, forteller Brataas.

Det er dette som så skjer, og som beskrives i artikkelen i Science i mars i år. Arne Brataas' teori om hvordan man kan skape rene spinnstrømmer blir bekreftet i professor Barcos laboratorier i Orlando.

- Dette er stort. Vi hadde en teori som forutsa et fysisk fenomen. Så fikk vi bevis for at dette faktisk skjer, sier Brataas.

Følg UA på Facebook, Twitter og Instagram.

Seminar blir webninar

Gjennom SFF-bevilgningen og finansiering fra EUs forskningsråd ERC og NTNU har QuSpin i dag tre eksperimentelle laboratorier på høyt internasjonalt nivå.

Den pågående pandemien slår inn på forskningssamarbeidet over landegrensene. En internasjonal workshop som skulle vært holdt i juni er avlyst, i likhet med mange andre tilsvarende arrangementer rundt om ved universitetet. I stedet blir det en internasjonal seminarserie online. Det blir nok bra, tror han.

Likevel: Det er ikke bare mellom partikler spenninger oppstår uventet.

Hva som kan hende i buffetkøen

- Det er gjerne mellom foredragene at det produktive skjer. Gnister oppstår når dedikerte fagfolk møtes, det være seg i kaffepauser, i baren eller i køen til frokostbuffeten. Det kan være at du hører på en presentasjon du kanskje ikke hadde planlagt, og der hører du noe du ikke hadde tenkt på. Du kommer i prat med folk du overhodet ikke hadde hørt om tidligere. Det er sånt som hender når man møter fysisk, sier Brataas.

Fysisk møte. På kick-off seminar i Trondheim i fjor: Fra venstre Asle Sudbø, Hai-Qing Lin, Alex Hansen og Arne Brataas under fagseminar på NTNU. 
        
            (Foto: Tore Oksholen)

Fysisk møte. På kick-off seminar i Trondheim i fjor: Fra venstre Asle Sudbø, Hai-Qing Lin, Alex Hansen og Arne Brataas under fagseminar på NTNU.  Foto: Tore Oksholen

 

Møtene i 2014 og 2016 var av den fysiske sorten. Det viktige nå mens verden er stengt ned, er at forskergruppen han leder har den lab-kapasiteten som er bygget opp, og at den fortsatt er operativ.

- Men det er klart vi håper det åpner opp etter hvert. Det er viktig at forskerne møtes, sier professor Arne Brataas.

Det kan være at du hører på en presentasjon du kanskje ikke hadde planlagt

Spinntronikk
  • Spinntronikk beskriver en ny måte å lagre, sende og prosessere informasjon. Alle elektroner har en indre rotasjon, et spinn, i tillegg til en elektrisk ladning.  I vanlige materialer merkes ikke spinnet fordi elektronenes roterer i retninger som utlikner hverandre. Magnetiske materialer har en ordning av spinnet til elektronene. De kan brukes som spinn-kilder.
  • I stedet for at signaler overføres ved hjelp av elektrisk ladning, kan elektronenes spinn gjøre jobben i datamaskiners microchips. Informasjonen kan bevege seg opp til 100 ganger raskere i en spesiell type magnetiske materialer, antiferromagneter. I dette materialet spinner elektronene særdeles hurtig.
  • Med denne metoden blir energitapet – og varmeutviklingen – vesentlig mindre, siden det er elektronenes spinn som utfører signaloverføringen, elektronene forflytter seg ikke selv. Resultatet kan på lengre sikt bli en ny type superledere, hvor energitapet går mot null.
Arne Brataas
  • Arne Brataas har studert teoretisk fysikk ved NTNU og hatt postdoktorstillinger ved TU Delft og ved Harvard University.
  • 33 år gammel ble han professor ved Insitutt for fysikk, NTNU.
  • Han er i dag leder for QuSpin, Center for Quantum Spintronics, som fikk status som SFF i 2018.
UA vil gjerne ha dine kommentarer. Kommentarer fra anonymiserte brukere og kommentarer med personangrep vil bli slettet. Kommentarer som inneholder lenker må godkjennes manuelt. Det kan derfor ta noe tid før slike kommentarer dukker opp i kommentarfeltet.
comments powered by Disqus
Siste fra forsiden

Skattejakt i bibliotekene:

Noen bøker er så små at folk fikk synsskader

Fem hundre år gamle prestehåndbøker, byplaner fra etterkrigstiden, og en førsteutgave av en av Isaac Newtons verker. Det er bare noe av det man kan finne på Gunnerusbiblioteket og i Dora-arkivet.

Gjesteskribenten:

Ved universitetene virker det som man snakker om studenter og ikke med dem

Det finnes ingen enkel løsning på den manglende tilliten mellom studenter og ansatte i debatten om tilsynelatende lettkrenkede studenter, men en god start er å snakke mer med studentene og mindre om dem, mener denne ukens gjesteskribent.

Ville gjøre studie på skolestenging - fikk nei

– Vi trenger randomiserte studier for å finne ut om skolestenging er en god idé. Det er sørgelig at vi ikke klarer å gjennomføre det, sier fagdirektør Atle Fretheim i Folkehelseinstituttet.

Mener Nokut har for mye makt

Avgått Nokut-direktør Terje Mørland mener dagens regelverk bør slankes.