Ab initio Untersuchung der Rolle von Brückenatomen für die Möglichkeit des Spintransfers zwischen magnetischen Zentren

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Hübner
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233527043

Während magnetische Speichermedien (Festplatten) allmählich durch nichtmagnetische Medien ersetzt werden (flash rams, solid state disks, SSD), wird versucht andere, traditionell nichtmagnetische Komponenten der Rechner durch magnetische zu ersetzen. Gleichzeitig stellt die Miniaturisierung (elektronischer) Schalter eines der beliebtesten Ziele der Computerindustrie dar. Die Kombination dieser zwei Gründe führt zu einem steigenden Interesse an Spintronik und der kohärenten Manipulation magnetischer Nanostrukturen.Das Ziel der ersten Förderperiode dieses Vorhabens war zu untersuchen, wie das elektronische Verbrücken von benachbarten magnetischen Zentren (hier Fe, Co und Ni Atomen) die Spintransferabilität und somit die logische Funktionalität von magnetischen Multi-Zentren-Molekülen beeinflusst. Diese Frage beinhaltete die Untersuchung des Spintransfers als Funktion des elektronischen Charakters (Metallizität), der Anzahl der verbrückenden Atome, der Länge der Brücke, die Anzahl der Elektronen pro Brückenatom und die Spin- und Ladungspolarisation der Brückenatome. Die Erforschung dieser Ziele ergab mehrere Mechanismen sowie Faustregeln sowohl für den lokalen Spin-Flip als auch den Spin-Transfer. Diese basieren hauptsächlich auf der Molekülgeometrie. Wir haben gelernt, dass die Symmetrie der Cluster ausreichend niedrig und die Energieunterschiede zwischen Anfangs-/Endzuständen und Zwischenzuständen groß genug sein müssen, damit die Lambda-Prozesse erfolgreich stattfinden können.Bei der Untersuchung dieser Fragen haben wir auch zusätzliche, hochinteressante Resultate bekommen. Diese zeigen, dass dabei die Spin-Phonon-Kopplung eine wesentliche Rolle als Vermittler unserer optisch induzierten Lambda-Prozesse übernimmt. Das motiviert eine noch genauere Untersuchung (i) der Rolle der Metallizität der Brückenatome, (ii) des Effektes der Spin-Phonon-Kopplung, (iii) der Rolle der elektronischen Zustände bei der indirekten der Spin-Phonon-Kopplung, und (iv) den Effekt eines CO-Moleküls bei der gleichzeitigen Berücksichtigung von Phononen während der Spindynamik.Die Aufklärung dieser Mechanismen wird einen wesentlichen Beitrag zum gezielten Design von erfolgreichen magnetischen Nanostrukturen und somit zu der Entwicklung magnetischer Applikationen auf der Nanoskala leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Georg Lefkidis