Dritter Förderzeitraum 2020-2023:
B01 Spin+Magnon: Magnonen-Anregungen für die Datenverarbeitung
JProf. Dr. Philipp Pirro (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. habil. Oleksandr Serha (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt B01 nutzt die kollektiven Anregungen des Spin-Systems, die Spinwellen, um neue Funktionalitäten in Form von magnonischen Schaltkreisen zu schaffen. Im Mittelpunkt stehen neuartige Konzepte, die über die konventionelle und lineare Logik hinausgehen. Um dies zu erreichen werden magnonische Bauelemente mit Nichtlinearität und Speicherfunktionalität realisiert, die magnonische Bistabilitäten und magnonische Hysterese nutzen. Darüber hinaus wir die Kopplung von Magnonen und Phononen im nichtlinearen Bereich untersucht und funktionalisiert, um eine neuartige magnonisch-phononische Hybridplattform für Datenverarbeitung mittels kohärenter Wellen zu entwickeln.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
B01 Spin+Magnon: Spin-Anregungen zur Informationsverarbeitung
JProf. Dr. Philipp Pirro (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. habil. Oleksandr Serha (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt B01 nutzt die kollektiven Anregungen des Spinsystems, die Spinwellen, um neue Funktionalitäten in Form von Magnonschaltungen zu erzeugen. Im Fokus stehen dabei neuartige Konzepte, die über die konventionelle und lineare Logik hinausgehen. Dazu werden sowohl nichtlineare magnonische Bauelemente als auch Bauelemente mit Speicherfunktionalität realisiert. Darüber hinaus wird das Konzept der "quantenklassischen Analogien" in die Magnonik eingeführt. Es nutzt die Ähnlichkeiten zwischen den Gleichungen, die Prozesse in Quantensystemen und kohärenten Spinwellensystemen im klassischen Limit beschreiben. Dies wird es ermöglichen, Konzepte, die in der Atomphysik und Photonik entwickelt wurden, zur Verbesserung von magnonischen Geräten zu nutzen.
Erste Förderperiode 2016-2019:
B01 Spin+Magnon: Spin-Anregungen für die Informationsverarbeitung
Dr. habil. Oleksandr Serha (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. Philipp Pirro (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. Andrii Chumak (Fachbereich Physik, RPTU)
Im Projekt B01 werden kollektive Spinanregungen, bestimmt durch Austausch- und dipolare Spin-Spin-Wechselwirkungen in magnetisch geordneten Materialien - Spinwellen und deren Quanten, Magnonen, im Hinblick auf ihre Nutzung für die Informationsverarbeitung untersucht. Magnonen breiten sich ohne Ladungstransfer und damit frei von ohmschen Verlusten durch leitende und isolierende magnetische Materialien aus. Die Wellenlängen der Magnonen liegen im Bereich von vielen Mikrometern bis hinunter zur Nanometerskala, wodurch zweidimensionale Low-Power-Bauteile mit Größen im Submikrometerbereich sehr gut realisierbar sind. Darüber hinaus ermöglichen Magnonen eine Vielzahl von magnetisch kontrollierten Wellenphänomenen wie Nicht-Reziprozität, nicht-kollineare Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten, nicht-diffraktive Ausbreitung, Selbstfokussierung usw., die eine neue Dimensionalität im modernen Computing versprechen. In diesem Projekt wird das umfangreiche Know-how über die Magnonenphysik genutzt, um das Potenzial für magnonenbasierte Datenverarbeitung aufzudecken, indem die nicht-reziproke Spin-Wellen-Kantendynamik in magnetisch isotropen magnonischen Strukturen und der nicht-diffraktive Spin-Wellen-Transport in ungleichmäßig magnetisierten Medien untersucht werden. Durch die Kombination mit fortschrittlichen Magnon-Wandlern wie nanogroßen Mikrowellen-Antennen und auf dem inversen Spin-Hall-Effekt basierenden Detektoren werden diese Phänomene für die Entwicklung energieeffizienter spintronischer Schaltungen genutzt.
Ziel 1: Verständnis der nicht-reziproken und nicht-diffraktiven Magnonenausbreitung und deren Manipulation
Aim 2: Übertragung von Magnon-Transportphänomenen auf Funktionalitäten von magnon-spintronischen Schaltungen