Techniklexikon

Spinwelle

Festkörperphysik, kollektive Präzession der Spins in magnetisch geordneten Materialien. Ähnlich den Gitterschwingungen kommt es durch die Kopplung magnetischer Momente sowie der Translationssymmetrie zu einer wellenartigen Ausbreitung einer Störung der Spinanordnung. Ein einfacher Fall für die theoretische Beschreibung ist die Bewegung eines Spinvektors S_j am Ort j innerhalb einer Spinkette mit ferromagnetischer Ordnung. In der klassischen Betrachtungsweise des Elektronenspins lautet die Bewegungsgleichung eines Drehimpulses (= Spin S):

(m_j: magnetisches Moment, g: g-Faktor, m_B: Bohrsches Magneton, : Plancksches Wirkungsquantum, J: Austauschintegral). Dabei ist B_eff das effektive Magnetfeld, das sich aus dem Austauschfeld und einem etwaigen externen Feld B zusammensetzt. Aus der Differentialgleichung erhält man die Dispersionsrelation für die Kreisfrequenz w und den Wellenvektor k :

(d: Abstand der Spins).

Experimentell werden Dispersionrelationen mit magnetischer Neutronenstreuung untersucht. Die Energie der Spinwellen ist quantisiert, die Quanten werden als Magnonen bezeichnet.

Spinwelle: Eindimensionale halbklassische Darstellung einer Spinwelle.