Spintronik mit chiralen helimagnetischen Isolatoren

• Antragstellerin: Aisha Aqeel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528001743

Die Spintronik mit helimagnetischen Isolatoren (SpinLEGO) zielt darauf ab, die Funktionalisierung helimagnetischer Materialien für energieeffiziente hybride Quantenmagnetonics zu fördern. Die Verdrehung der magnetischen Texturen in diesen Materialien kann topologisch trivial oder nicht-trivial sein, aber es werden universelle kollektive magnetische Anregungen bei Frequenzen von einigen GHz bis zu mehreren THz beobachtet. Ein Hauptziel von SpinLEGO ist die Identifizierung von Helimagneten mit ultraniedriger magnetischer Dämpfung und starker Kopplung an Mikrowellenphotonen, was durch ein tiefes Verständnis der zugrunde liegenden Magnetisierungsdynamik ermöglicht wird. Um den Weg für helimagnetische Isolatoren mit gezielter Magnetisierungsdynamik zu ebnen, umfasst SpinLEGO fünf Hauptziele: (1) Entwicklung von Methoden für das einkristalline Wachstum von hochreinen Helimagneten mit optimierter magnetischer Dämpfung. (2) Anwendung von Nanostrukturierung und Grenzflächentechnik zur Veränderung der magnetischen Eigenschaften der Einkristalle. Mit Hilfe der elastischen Neutronen- und Röntgenresonanzstreuung werden wir diese Heterostrukturen untersuchen und uns dabei auf die statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaften konzentrieren, die an der Oberfläche der Helimagnete auftreten. (3) Nachweis und quantitative Beschreibung von inkohärenten bis kohärenten magnetischen Anregungen. Wir werden die Verwendung von thermisch und elektrisch angeregten Magnonen durch Spin-Pumping und Messungen des inversen Spin-Hall-Effekts in lokalen und nicht-lokalen Gerätegeometrien kombinieren. (4) Kontrolle und Nachweis von kohärenten Magnonen in Helimagneten. (5) Maßschneidern der Magnetisierungsdynamik von Helimagneten durch Kombination mit topologisch trivialen Magneten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das SpinLEGO-Projekt neue magnetische Systeme für die hybride Quantenmagnetonik entdecken wird, die kohärente magnetische Anregungen in Helimagneten ausnutzen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: China, Israel, Niederlande, USA
• Großgeräte: Cryogen-free 3D vector magnet
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Lucas Caretta; Professor Dr. Guowei Li; Professor Dr. Thomas Palstra; Professor Dr. Yossi Paltiel