SPP 1538:  Spin Caloric Transport (SpinCaT)

• Fachliche Zuordnung: Physik ; Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172432838

Das Zusammenspiel von spinpolarisierten Strömen und Wärmetransport führt in magnetischen Nanostrukturen zu neuartigen spinkalorischen Effekten. Diese Effekte führen zu einer Änderung des Wärmetransports, des Magneto-Widerstands, und möglicherweise kann mithilfe von thermisch induzierten spinpolarisierten Strömen sogar der Magnetisierungszustand von Nanostrukturen verändert werden. Um diese neuartigen Effekte, die in einigen Experimenten tatsächlich beobachtet wurden, zu verstehen, müssen die bekannten thermodynamischen Gesetze um den Spinfreiheitsgrad erweitert werden.
Es ist bereits seit Langem bekannt, dass Wärme- und Ladungsströme eng miteinander verknüpft sind. So verbindet z.B. das Wiedemann-Franz-Gesetz die thermische und elektrische Leitfähigkeit. Diese Kopplung führt zu bekannten thermoelektrischen Effekten wie z.B. zum Seebeck-Effekt oder zum Peltier-Effekt, die wiederum mithilfe der Onsager-Relationen verknüpft werden können und in thermoelektrischen Bauteilen (Thermokoppel, Peltier-Kühler) eingesetzt werden.
Erst vor Kurzem ist klar geworden, dass diese bekannten Gesetze durch den Spinfreiheitsgrad ergänzt werden müssen. Es wird vermutet, dass die Berücksichtigung der spinabhängigen Effekte zu neuartigen spinkalorischen Effekten in Nanostrukturen führen wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Niederlande, Portugal, Schweiz

Projekte

• Boltzmann Zugang zum gekoppelten Spin- und Wärmetransport in Ferromagneten (Antragsteller von Oppen, Felix )
• Computerbasierte Entwicklung von spin-kalorischen Nanostrukturen (Antragsteller Mavropoulos, Phivos )
• Cooling a nanoscale device by a spin-polarized nonequilibrium current (Antragsteller Thorwart, Michael )
• Exploring the thermoelectric properties of normal/ferromagnetic interfaces using current heating techniques (Antragsteller Gould, Charles )
• Hybrid systems consisting of epitaxial Heusler-alloy films on semiconductor structures for spin-caloric applications (Antragsteller Ramsteiner, Manfred )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Back, Christian )
• Koordinatorantrag (Antragsteller Back, Christian )
• Magneto-Seebeck Tunneln über eine Vakuum-Barriere (Antragsteller Krause, Stefan )
• Magnetogalvanische Effekte in magnetischen Tunnelelementen: Experimente. (Antragsteller Münzenberg, Markus ;  Reiss, Günter )
• Magnon Seebeck Effekt (Antragsteller Serha, Oleksandr )
• Magnonen-vermittelter Wärme- und Spin-Transport in magnetischen Isolatoren (Antragsteller Vasyuchka, Vitaliy )
• Manipulating thermal transport using the spin moment (Antragsteller Jakob, Gerhard )
• Modellierung des spinkalorischen Transports in nanostrukturierten Heusler-Legierungen (Antragsteller Entel, Peter ;  Kratzer, Peter ;  Popescu, Voicu )
• Spin-abhängige thermo-galvanische Effekte: Experiment (Antragsteller Gönnenwein, Sebastian )
• Spin Caloritronics in III-V-Semiconductors (Antragsteller Beschoten, Bernd )
• Spin-current-induced modification of the thermal Boltzmann distribution in paramagnetic and ferromagnetic nanostructures (Antragsteller Meckenstock, Ralf )
• Spin-dependent thermo-galvanic effects: Theory (Antragsteller Ebert, Hubert )
• Spin-kalorische Phänomene in freitragenden Ferromagneten: von ausgedehnten Filmen zu niedrig-dimensionalen Effekten (Antragsteller Grundler, Dirk )
• Spin-kaloritronischer Transport in magnetoresistiven Nanostrukturen (Antragsteller Ansermet, Jean-Philippe ;  Reiss, Günter ;  Zierold, Robert )
• Spin- und Magneto-Seebeck Effekte in neuartigen magnetischen Dünnschichtmaterialien (Antragsteller Reiss, Günter )
• Spinkalorischer Transport und thermischer Spin Transfer Torque in Dünnschicht-Nanostrukturen (Antragsteller Back, Christian ;  Strunk, Christoph )
• Spinkaloritronik mit Supraleiter-Ferromagnet-Heterostrukturen (Antragsteller Belzig, Wolfgang )
• Spinströme und Domänenwanddynamik basierend auf dem Spin-Seebeck Effekt (Antragsteller Kläui, Mathias ;  Nowak, Ulrich )
• Theorie des spinpolarisierten Wärmetransportes in ferromagnetischen Metall-Heterostrukturen (Antragsteller Fabian, Jaroslav )
• Theorie des thermisch getriebenen Spin-Transports in Spin-Orbit gekoppelten Systemen (Antragsteller Sinova, Ph.D., Jairo )
• Theorie spinkalorischer Transportphänomene (Antragsteller Bauer, Gerrit E.W. )
• Theorie thermischer magnetogalvanischer Effekte in magnetischen Tunnelkontakten (Antragsteller Heiliger, Christian )
• Thermal transport and domain structure (Antragsteller Hemker-Heß, Christian ;  Schäfer, Rudolf )
• Thermisch erzeugte Spinpolarisation (Antragsteller Kuschel, Ph.D., Timo )
• Thermische Spin-Transfer-Torques (Antragstellerinnen / Antragsteller Deac, Ph.D., Alina ;  Lindner, Jürgen )
• Thermische Spintransfer-Torque-Dynamik und Tunnel-Magneto-Seebeck-Effekt in magnetischen Nanostrukturen (Antragsteller Schumacher, Hans-Werner )
• Topological transverse spin, charge and heat transport driven by temperature gradients in transition-metal compounds from first principles (Antragsteller Mokrousov, Yuriy )
• Transversale Transporteigenschaften und Elektron-Magnon-Wechselwirkung: Eine ab initio Beschreibung (Antragstellerinnen / Antragsteller Ernst, Arthur ;  Mertig, Ingrid )
• Ultraschneller Spin-abhängiger und Spin-Seebeck-Effekt: vom superdiffusiven Transport zu einem Spin-kaloritronischen Terahertz-Emitter (Antragsteller Kampfrath, Tobias )
• Untersuchung des Spin-Nernst-Effekts: absolute Momente und Dynamik (Antragsteller Schmidt, Georg ;  Woltersdorf, Georg )
• Wechselwirkung zwischen subthermischen Magnonen und Phononen und ihre Rolle in dem transversalen Spin-Seebeck-Effekt (Antragsteller Demokritov, Ph.D., Sergej O. )

• Sprecher: Professor Dr. Christian Back