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Projekt
Skyrmionen in antiferromagnetischen und hochgradig anisotropen Umgebungen
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Bode
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403502758
In diesem Projekt werden mittels des atomaren Auflösungsvermögens der spinpolarisierten Rastertunnelmikroskopie (SP-STM) folgende Ziele verfolgt: (i) Präparation und Abbildung magnetischer Skyrmionen in antiferromagnetischen (AFM) Filmen, (ii) Untersuchung hochgradig anisotroper Spinstrukturen und Skyrmionen in bislang wenig untersuchten Übergangsmetall-Oxiden (TMO) sowie (iii) Studien zur Wechselwirkung AFM Skyrmionen mit elektrischen und Spin-Strömen. Im Rahmen dieser Ziele wird der Einfluss externer Stimuli, wie etwa globaler magnetischer oder lokaler elektrischer Felder, im Detail untersucht. Darüber hinaus werden die Auswirkungen einzelner atomarer oder molekularer Defekte auf Größe, Form und Mobilität von Skyrmionen studiert. WP(i) — In der Vergangenheit wurden Skyrmionen in ferromagnetischen (FM) Materialien bereits intensiv untersucht. Im Gegensatz dazu sind für Skyrmionen in AFM Materialien, die eine größere Wechselwirkung mit Spinströmen bei gleichzeitig verschwindendem Skyrmion-Hall Effekt aufweisen sollen, bislang ausschließlich Modellrechnungen durchgeführt worden. In Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern von der Univ. Kiel (Heinze) werden wir AFM-Skyrmionen in dünnen Filmen untersuchen. Dazu werden wir sowohl Antiferromagnete vom G-Typ als auch lagenweise Antiferromagnete präparieren. Es wird systematisch untersucht werden, ob und wie Skyrmionen durch globale oder lokale Felder erzeugt, manipuliert oder vernichtet werden können. In Zusammenarbeit mit dem FZ Jülich (Lounis) wird außerdem die Wechselwirkung mit atomaren und molekularen Defekten studiert. WP(ii) — Die Austauschwechselwirkung aller bislang untersuchten magnetischen Skyrmionen ist weitestgehend isotrop. Kürzlich entdeckten wir stark anisotrope chirale Spin-Strukturen in ein-dimensionalen TMO auf Ir(001). In Zusammenarbeit mit dem FZ Jülich (Lezaic/Blügel) werden wir diese indirekte Wechselwirkung untersuchen. Hierzu werden die Einflüsse von externen Magnetfeldern und einer erhöhten Temperatur studiert. Weiterhin wollen wir die Dynamik von Domänenwänden abbilden. WP(ii) — Elektrische Ströme wechselwirken außergewöhnlich stark mit magnetischen Skyrmionen. Wir werden mittels einer neu entwickelten Methode, der STM-induzierten Tele-Isomerisation einzelner Moleküle, untersuchen, wie elektrische Ströme durch Skyrmionen propagieren und die Ergebnisse mit konventionellen Domänenwänden vergleichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
