Wechselwirkungen, die neuartigen Skyrmion- und Igel-phasen in zentrosymmetrischen Strontium-Eisen-Oxiden zugrunde liegen

• Antragsteller: Dr. Dmitri Efremov; Dr. Darren Peets
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455319354

Unsere Vorarbeit am zentrosymmetrischen Helimagneten SrFeO3 hat auf Skyrmion- und Igelgitterphasen hingewiesen, in denen die Spinorientierung ein Gitter aus topologisch geschützten Spinwirbeln bildet, die in zwei oder drei Dimensionen geordnet sind. Solche Phasen wurden bisher in keinem anderen zentrosymmetrischen Material beobachtet, da die Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkungen, die normalerweise Helix-, Skyrmion- und Igel-phasen stabilisieren, durch Symmetrie in zentrosymmetrischen Materialien verboten sind. Der Magnetismus in SrFeO3 ist daher völlig neu und erfordert dringende Aufmerksamkeit und detaillierte Charakterisierung. Inelastische Neutronenstreuung ist für das Verständnis besonders wichtig, da sie direkt auf das magnetische Anregungsspektrum zugreift und es uns ermöglicht, die Wechselwirkungsparameter zu extrahieren, die den Magnetismus bestimmen. Das Extrahieren dieser Parameter erfordert jedoch eine theoretische Modellierung, nämlich spindynamische Berechnungen an magnetischen multi-q Strukturen, die derzeit noch unmöglich sind, weil selbst die für die Erstellung des erforderlichen Modells notwendige Grundlagen noch nicht vorhanden sind. Dieses Projekt richtet sich darauf, das bereits in Dresden vorhandene Wissen, Know-how und die vorhandenen einkristallinen Proben zu nutzen, um die zum Verständnis der Interaktionsparameter in SrFeO3 erforderlichen Daten zu sammeln und gleichzeitig die theoretische Grundlage für deren Analyse zu schaffen. Wir sind einzigartig positioniert, um wesentliche Fortschritte bei dem Verständnis von einzigartigen Skyrmion- und Igelgitterphasen im Strontium-Eisen-Oxid zu erzielen und damit eine Grundlage für die Suche nach ähnlichen Phasen in weiteren zentrosymmetrischen Materialien zu legen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Dmytro Inosov