Erzeugung, Manipulation und Wechselwirkung von magnetischen Skyrmionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jeffrey McCord; Professor Dr. Markus Münzenberg; Professor Dr. Konrad Waldorf
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403503453

Topologische Objekte sind aus zwei Gründen von Interesse: Von einem fundamentalen wissenschaftlichen Standpunkt, aber auch bezüglich Anwendungen. Magnetische Skyrmionen besitzen ihre topologischen Eigenschaften aufgrund der Windung der Magnetisierung. Sie bieten ein Forschungsfeld von mathematischen Fragestellungen zur Stabilität von topologischen Objekten bis zu zukünftigen Datenspeicher oder Logik.In unserem Projekt möchten wir die grundlegenden Eigenschaften von Skyrmionerzeugung, Skyrmionenbewegung und Skyrmionenwechselwirkung in einem neuartigem Device untersuchen. In dem von uns vorgeschlagenem Device wird es möglich sein, Skyrmionen zu generieren, entweder durch lokale Magnetfelder, optische Anregung, oder elektrisch durch magnetische Tunnelelemente. Letztere, magnetische Tunnelelemente, sind für die Erzeugung und Readout im Fokus unserer Forschung. In dem Device können Skyrmionen parallel gezielt in einem zweidimensionalem Feld durch Strompulse verschoben werden. Diese wohldefinierte Umgebung erlaubt Skymrionen gezielt miteinander wechselwirken zu lassen, um zum Beispiel exotische Skyrmionen mit höherer Windungszahl zu erzeugen, das Wechselwirkungspotential von Skyrmionen auszumessen, und deren Spinstruktur und Dynamik mittels zeitaufgelöster magnetooptischer Mikroskopie über verschiedene Zeitskalen zu untersuchen. Wir möchten durch Modifikation der Randbedingungen Vorhersagen der Mathematik überprüfen. Unser Fokus ist in enger Zusammenarbeit mit der Mathematik eine experimentelle Überprüfung der Topologie in dem mathematischen Testfeld zu realisieren und damit zu neuen fundamentalen Einblicken zu gelangen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2137: Skyrmionics: Topologische Spin-Phänomene im Realraum für Anwendungen