Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
B02 Spin+Strom: Drehimpulstransport durch Magnonen, Spins und Orbits
Prof. (apl.) Dr. Gerhard Jakob (Institut für Physik, JGU)
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Das Projekt B02 untersucht den Drehimpulstransport in ausgewählten Materialsystemen, um wesentliche Eigenschaften wie die Längenskalen des Transports zu verstehen. Dies beinhaltet den magnonischen Transport in Antiferromagneten und den Spintransport in Altermagneten. Für letztere wollen wir insbesondere den Altermagnetismus an Oxiden demonstrieren. Aufbauend auf unseren Erkenntnissen zum konventionellen magnonischen Transport werden wir den emergenten quantenmechanischen Transport von korrelierten Magnonen untersuchen, da diese eine intrinsische quantenmechanische Verschränkung aufweisen. Über den Spintransport hinaus werden wir den orbitalen Transport untersuchen, der auf ganz anderen Mechanismen beruht. Mit dem gewonnenen Verständnis wollen wir den Magnonentransport durch die Realisierung von Magnonspinventilen basierend auf YIG/GIG Heterostrukturen kontrollieren.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
B02 Spin+Current: Diffusive Spinströme und darüber hinaus
Prof. (apl.) Dr. Gerhard Jakob (Institut für Physik, JGU)
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Im Projekt B02 wird der Spintransport von den konventionellen diffusiven Regimen bis hin zu Systemen mit dominantem Transport jenseits der reinen Diffusion untersucht, wobei die Art des Transports kohärent oder möglicherweise superfluidisch oder viskos sein kann. Anhand sorgfältig ausgewählter Systeme untersuchen wir (i) den Spintransport durch ausgewählte Magnonen mit Hilfe der Magnonenspektroskopie, (ii) untersuchen die Effekte der Magnon-Phonon-Kopplung und (iii) entwerfen Multilayer, um Confinement-Effekte zu erforschen, die die Eigenschaften der Magnonen bestimmen. Anschließend erforschen wir den kohärenten Spintransport, die vorgeschlagene Spin-Superfluidität und viskose Magnonenflüsse und entwickeln Ansätze zur Manipulation und Kontrolle des Spintransports in Geräten in diesen Systemen als Schritt zur Funktionalisierung des Spintransports.
Erste Förderperiode 2016-2019:
B02 Spin+Current: Reine Spinströme zur Manipulation der Magnetisierung
Prof. (apl.) Dr. Gerhard Jakob (Institut für Physik, JGU)
Prof. Dr. Mathias Kläui (Institut für Physik, JGU)
Dr. Robert Reeve (Institut für Physik, JGU)
Im Projekt B02 werden reine Spinströme, die mit ausgewählten Methoden erzeugt werden, erforscht und auf ihr Potential zur effizienten Manipulation der Magnetisierung untersucht. Zu diesem Zweck werden (i) die Erzeugung, (ii) der Transport und (iii) die Absorption der Spinströme untersucht und optimiert. Ausgehend von verschiedenen Quellen des Spinstroms liegt der Fokus dann auf der Optimierung des Spinstromtransports durch maßgeschneiderte Spinleitungen mit optimierten Grenzflächen, Geometrien und Materialien sowie auf der Erzielung einer starken Spinstromabsorption durch maßgeschneiderte Bauelemente mit niedrigen Spinwiderständen und speziellen Spinstrukturen. Letztendlich soll der Spinstrom funktionalisiert und die Spin-Spin-Kopplung genutzt werden, um ein Spin-Transfer-Moment auf die Magnetisierung auszuüben. Ein Vergleich von numerischen Spinstromdrift- und Diffusionsberechnungen mit gemessenen Spinakkumulationen wird genutzt, um die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen.
Ziel 1: Eine effiziente reine Spinstrominjektion in eine nichtmagnetische Leitung zu erreichen und mit Spinströmen aus anderen Quellen zu vergleichen
Ziel 2: Verstehen der Prozesse, die den Spinstromtransport, den Drift und die Relaxation in nanoskaligen Leitungen bestimmen
Ziel 3: Eine effiziente Manipulation der Magnetisierung erreichen