Spinreibung einzelner Atome untersucht mit Rastertunnelmikroskopie

• Antragsteller: Dr. André Kubetzka
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408119516

Die Manipulation von Atomen mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (STM) ist eine weitverbreitete und "einfache" Methode, um komplexe Nanostrukturen Atom für Atom aufzubauen. In diesem Projekt möchte ich Atommanipulation als Abbildungsmethode nutzen, um die statischen und dynamischen Eigenschaften von Adatomen auf magnetischen Oberflächen zu untersuchen. Statt der (spinabhängigen) Zustandsdichte einige Atomabstände über der Oberfläche, wie im normalen (spinpolarisierten) STM, wird dabei das Adatom als Sensor benutzt, der empfindlich auf die (spinabhängigen) Kräfte direkt an der Oberfläche reagiert. Die zentrale Frage dieses Projekts ist: Welche Wechselwirkungen beeinflussen den Pfad eines Adatoms, wenn es über eine magnetische Oberfläche bewegt wird? Dabei bin ich insbesondere an magnetischen Wechselwirkungen jenseits der bereits nachgewiesenen direkten Heisenberg-Austauschwechselwirkung interessiert. Eng verbunden mit dieser Fragestellung sind die Aspekte der Energiedissipation und Reibung, und inwieweit dabei der Spinfreiheitsgrad eine Rolle spielt. Um verschiedene Beiträge, insbesondere die magnetischen von den elektronischen, unterscheiden zu können, werde ich sowohl magnetische als auch nichtmagnetische Spitzen und Adatome verwenden und damit eine Vielzahl verschiedener Oberflächen-Spintexturen wie Antiferromagnete, Spinspiralen, Skyrmionengitter und Domänenwände untersuchen.Da die Manipulationsexperimente ortsabhängige Bindungsstärken von Adatomen messen können, sollte man daraus abschätzen können, inwieweit der Magnetismus auch die Diffusion von Atomen und damit Wachstumsprozesse im Allgemeinen beeinflussen kann. Zusätzliche Diffusionsexperimente sind geplant, um diese Idee zu verifizieren. In den Fällen in denen das Adatom auf die lokale Spintextur der Oberfläche zurückwirkt, möchte ich diesen Effekt ausnutzen, um die Spintextur mit geeigneten Ensembles manipulierter Adatome zu beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen