Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
A08 Spin+Austauschdynamik: Austauschwechselwirkung auf ultrakurzen Zeitskalen
Prof. Dr. Martin Aeschlimann (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Bärbel Rethfeld (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Hans Christian Schneider (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt A08 beschäftigt sich mit der Manipulation von Elektronen- und Spinanregungen in magnetischen Materialien auf der fundamentalen Zeitskala der Austauschkopplung. Aufbauend auf unseren ersten Messungen zur optisch induzierten ultraschnellen Demagnetisierung in Antiferromagneten soll die ultraschnelle Elektronendynamik in Antiferromagneten und Altermagneten untersucht werden. In magnetischen Hybridsystemen, die aus Molekülen auf Oberflächen bestehen, liegt der Schwerpunkt auf der Kontrolle des Einflusses chemischer Wechselwirkungen auf austauschbasierte Spinfunktionalitäten auf ultraschnellen Zeitskalen.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
A08 Spin+Austausch-Dynamik: Austauschwechselwirkung auf Femtosekunden-Zeitskalen
Prof. Dr. Martin Aeschlimann (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Bärbel Rethfeld (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Hans Christian Schneider (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt A08 untersucht die austauschgetriebene Magnetisierungsdynamik auf ihren intrinsischen Femtosekunden-Zeitskalen in Systemen mit wandernden Elektronen und/oder lokalisierten Spins. Insbesondere werden metallische Legierungen, antiferromagnetisch gekoppelte Systeme und hybride Systeme, wie spin-tragende molekulare Komplexe auf Oberflächen, untersucht. Dabei wird eine weiterentwickelte Version der zeitaufgelösten magneto-optischen Kerr-Spektroskopie mit fs-XUV-Strahlung verwendet, die es erlaubt, die elementspezifische Magnetisierungsdynamik unter Ultrahochvakuumbedingungen zu untersuchen. In enger Verbindung mit dem Experiment werden dynamische Simulationen der austauschgekoppelten Spindynamik in massiven magnetischen Materialien und in hybriden Systemen durchgeführt.
Erste Förderperiode 2016-2019:
A08 Spin+Austausch-Dynamik: Austauschwechselwirkung auf Femtosekunden-Zeitskalen
Prof. Dr. Martin Aeschlimann (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Bärbel Rethfeld (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Hans Christian Schneider (Fachbereich Physik, RPTU)
Neue experimentelle Techniken haben es möglich gemacht, die Dynamik einzelner Elemente in ferromagnetischen und ferrimagnetischen Legierungen zu untersuchen und dabei neuartige Nicht-Gleichgewichtszustände, wie z.B. transiente ferromagnetähnliche Zustände in Ferrimagneten, aufzudecken. Das Projekt A08 untersucht die Austauschwechselwirkung in metallischen Magneten und hybriden Systemen auf ihren fundamentalen Zeitskalen. Es verwendet eine relativ neue zeitaufgelöste magneto-optische Kerr-Technik, die auf hochharmonischer Erzeugung basiert und es erlaubt, die Rolle der Austauschwechselwirkung von anderen konkurrierenden ultraschnellen Prozessen (wie dem Austausch von Drehimpuls mit dem Gitter) in der fs-Spindynamik zu entwirren. In enger Verbindung mit dem Experiment werden dynamische Simulationen der austauschgekoppelten Spindynamik in magnetischen Materialien mit einer hohen Elektronendichte durchgeführt. Insbesondere wird die kollektive Elektronendynamik und die Wechselwirkung mit elementspezifischen Kernzuständen modelliert, um austauschgekoppelte Legierungen unterschiedlicher Zusammensetzung und geschichtete Heterostrukturen mit Austauschkopplung zu simulieren. Die theoretische Beschreibung wird auf materialspezifischen Zustandsdichten basieren, um Einblicke für Systeme mit unterschiedlichen Untergittern sowie für Legierungen mit unvollkommener kristalliner Ordnung zu erhalten.
Ziel 1: Entwicklung eines mikroskopischen Verständnisses der austauschgekoppelten Spindynamik auf Femtosekunden-Zeitskalen in metallischen magnetischen Materialien
Ziel 2: Beherrschung der Austauschwechselwirkungen in komplexen magnetischen Legierungen und Hybridsystemen