Suche nach magnetochiralenen Reaktionen in kurvilinaren Geometrien

• Antragsteller: Oleksii Volkov, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447482975

Untersuchungen magnetochiraler Reaktionen im Magnetismus eröffnen den Weg zu neuartigen Konzepten der Magnonik, der antiferromagnetischen Spintronik, der Spinorbitronik und der Oxitronik. Der Hauptursprung dieser magnetochiralen Reaktionen ist mit der Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung (DMI) verbunden. Diese Wechselwirkung entsteht in magnetischen voluminösen Kristallen mit unterbrochener Inversionssymmetrie oder an den Grenzflächen zwischen einem Ferromagneten und nichtmagnetischem Material mit starker Spin-Bahn-Kopplung. Gegenwärtig erfolgt die Anpassung des DMI durch Optimierung der Materialien, entweder durch Dotieren von voluminösen Einkristallen oder durch Anpassen der Grenzflächeneigenschaften von Dünnfilmen und Mehrfachschichten. Im Gegensatz dazu treten magnetochirale Reaktionen auch in krummlinigen Geometrien herkömmlicher Materialien auf.Eine lokal gebrochene geometrische Symmetrie führt zur Umstrukturierung der Austauschwechselwirkung in einer Weise, dass zwei zusätzliche krümmungsinduzierte chirale und anisotrope Wechselwirkungen auftreten. Erst kürzlich haben wir die erste experimentelle Bestätigung der krümmungsinduzierten chiralen Wechselwirkung geliefert, die sich aus der Austauschwechselwirkung in einem herkömmlichen weichferromagnetischen Material ergibt. Wir haben den Ansatz für die Quantifizierung von krümmungsinduzierten magnetochiralen Reaktionen festgelegt: Durch Messung eines abgetrennten Feldes einer Domänenwand aus einem krummlinigen Bereich kann die Stärke der krümmungsinduzierten DMI-Reaktionen quantifiziert werden. In diesem Artikel haben wir den Weg zur Untersuchung krummliniger Effekte in Nanomagneten aufgezeigt.Wir wollen hier ein grundlegendes quantitatives und qualitatives Verständnis der magnetochiralen Reaktionen in krummlinigen Geometrien entwickeln, das auf unserem experimentellen Ansatz und neueren theoretischen Vorhersagen beruht. Um dieses Problem anzugehen, werden wir (I) flache krummlinige Streifen für die Untersuchung krümmungsinduzierter magnetochiraler Reaktionen herstellen; (II) verdrehte dreidimensionale Streifen, um die torsionsinduzierten Effekte zu untersuchen; (III) gewellte Filmen zur Quantifizierung der Auswirkungen von Hauptkrümmungen. Technisch basiert dieses Projekt auf dem Vergleich der fixierten Punkte magnetischer Texturen mit lokalen geometrischen Parametern und der Messung von der abgetrennten Felder. In dieser Perspektive wird es der erste Versuch sein, (I) die Festigkeit des torsionsinduzierten DMI in verdrillten Streifen zu quantifizieren; (II) magnetochirale Reaktionen, die durch Hauptkrümmungen in gewellten Filmen hervorgerufen werden, (III) die Symmetrie der krümmungsinduzierten DMI für magnetische Materialien mit Anisotropien in-plane und out-of-plane. Somit wird dieses Projekt das letzte fehlende Glied zwischen theoretischen Vorhersagen und experimentellen Überprüfungen im Bereich des krummlinigen Magnetismus liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen