First-principle Modellierung des Spintransfers und Magnetismus von photoangeregten zweidimensionalen Magneten und van der Waals Heterostrukturen

• Antragsteller: Dr. Junjie He
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448002124

Die kürzliche Entdeckung von zwei-dimensionalen (2D) Magneten und zugehörigen van der Waals (vdW) Heterostrukturen hat eine Welle von Begeisterung über das mögliche Potential dieser Materialien zur Manipulation von Spin- oder magnetischen Zuständen auf atomarer Skala hervorgerufen. Optisch getriebene magnetische 2D and vdW Heterostrukturen eröffnen darüberhinaus noch die Möglichkeit der ultraschnellen und kontaktlosen Steuerung, um neue physikalische Phänomene und spintronische Anwendungen auszutesten. Das Ziel des Projektes ist, die mikroskopischen Mechanismen des photo-induzierten zwischenebenen Spintransfers zu verstehen und die ultraschnelle optische Kontrolle der zugehörigen magnetischen Eigenschaften in einer großen Vielfalt von 2D magnetischen vdW-Heterostrukturen mittel Realzeit zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie zu erforschen. Die Grundzustandseigenschaften der 2D magnetischen vdW Heterostrukturen, einschließlich atomarer Struktur, elektronischer, magnetischer und optischer Eigenschaften werden erstmals untersucht. Außerdem werden wir ein grundlegendes Verständnis von photo-induzierten spinabhängigen Ladungstransferprozessen in den vdW-gekoppelten magnetischen Grenzflächen entwickeln und dabei insbesondere die Rolle der magnetischen Ordnung und der Spin-Bahn-Kopplung untersuchen. Parallel dazu erforschen wir das ultraschnelle licht-induzierte Schalten der Magnetisierungsrichtung und der magnetischen Zwischengitterkopplung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Zuständen in einigen ausgewählten Heterostruktursystemen. Insbesondere analysieren wir auch den Einfluss der Stapelungsordnung durch Rotation und Translation zwischen den Schichten auf die lichtinduzierte Dynamik der 2D magnetischen vdW-Heterostrukturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen