Ultraschnelle Spin-Gitter-Wechselwirkungen in manganbasierten antiferromagnetischen Intermetallen

• Antragsteller: Dr. Yoav William Windsor
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564400819

Antiferromagnete sind erstklassige Kandidaten für die Spintronik der nächsten Generation, da sie eine überragende Energieeffizienz und Spinmanipulationsgeschwindigkeit bieten. Sie weisen außerdem eine Fülle magnetischer Eigenschaften auf, über die herkömmliche Ferromagneten nicht verfügen (Chiralität, Periodizität usw.). Im Gegensatz zur ferromagnetischen Magnetisierung sind diese Eigenschaften jedoch oft schwer nutzbar. Daher werden grundlegend neue Wege benötigt, um Zugang zu diesen einzigartigen Freiheitsgraden zu erlangen und sie zu kontrollieren. Spin-Gitter-Kopplung („SLC“), d. h. Wechselwirkungen zwischen antiferromagnetischer (AF) Spinordnung und der atomaren Anordnung, sind ein vielversprechender Weg. Sie sind intrinsisch und steuerbar (z. B. durch Dehnung, Druck, THz-Anregung usw.) und können als energieeffiziente Alternative zur Anwendung von B-Feldern dienen. Um SLC realistisch nutzbar zu machen, sind Erkenntnisse erforderlich, die über die Phänomenologie hinausgehen. Heutzutage ist bekannt, dass ultraschnelle Untersuchungen von Nichtgleichgewichtszuständen leistungsstarke Werkzeuge zur Analyse grundlegender Wechselwirkungen in Festkörpern sind. Für SLC muss dies auf die Spins UND auf das Gitter angewendet werden. Dieses Projekt zielt darauf ab, genau diesen Ansatz zu demonstrieren, indem es eindeutige ultraschnelle Sonden (1) für das Gitter (ultraschnelle Elektronenbeugung) und (2) für die AF-Spinordnung (resonante Röntgenbeugung) verwendet. Dabei liegt der Fokus auf einem gut bekannten und eindeutigen Beispiel für SLC, das mit einer bestimmten AF-Spinordnung verbunden ist. In Zusammenarbeit mit zwei Theoriegruppen werden die Mn-Mn-Wechselwirkungen, die diese Phase ermöglichen, und die 4f-3d-Wechselwirkungen, die sie unterdrücken, isoliert. Dies wird eine Verallgemeinerung der Beobachtungen ermöglichen und die Verfügbarkeit von isostrukturellen Materialien auf Mn-Basis ausnutzen. Schließlich ist die Erforschung technologisch relevanter Verbindungen auf Mn-Basis auch für die Umwelt wichtig. Mn ist weit verbreitet, und seine vielen ungepaarten 3d-Spins bieten eine Alternative zum Magnetismus der Seltenen Erden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweden
• Kooperationspartner: Professor Dr. Arthur Ernst; Professor Dr. Danny Thonig
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Cornelius Krellner