Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
B04 Spin+Magnon Kontrolle: Makroskopische Quantenzustands-Magnonik
Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. habil. Oleksandr Serha (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Georg von Freymann (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt B04 befasst sich mit den grundlegenden Eigenschaften von Magnongasen und Bose-Einstein- Kondensaten (BEK) in dynamischen magnetischen Medien mit einer langfristigen Perspektive für neuartige magnonische Bauelemente. Konkret werden wir ein Zwei-Komponenten BEK verwenden, das durch Magnonen mit entgegengesetzten Wellenvektoren in planar magnetisierten ferrimagnetischen Filmen gebildet wird. Wir werden eine innovative Methode zur Erzeugung und Detektion dieses Doppelkondensats mit mikrostrukturierten Phasen-Antennengittern anwenden und es mit magnetisch, optisch und akustisch induzierten magnonischen Kristallen kontrollieren. Durch Veränderung der Magnetisierungsbedingungen der Filme steuern wir die nichtlinearen Eigenschaften des magnonischen Kondensats, seine Stabilität, seine Kohärenzlänge und den Grad der Vortizität.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
B04 Spin+Magnon-Control: Makroskopische Quantenzustandsmagnonik
Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Fachbereich Physik, RPTU)
Dr. habil. Oleksandr Serha (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Georg von Freymann (Fachbereich Physik, RPTU)
Das Projekt B04 befasst sich mit den grundlegenden Eigenschaften von Magnongasen und Bose-Einstein-Kondensaten in dynamischen magnetischen Medien mit einer langfristigen Perspektive auf neuartige magnonische Bauelemente. Solche Medien mit zeit- und raumabhängigen Eigenschaften eröffnen den Zugang zu neuen, künstlich angeregten physikalischen Effekten in Spinsystemen. In diesem Projekt werden optisch induzierte dynamische thermische Landschaften, die in der ersten Förderperiode entwickelt wurden, eingesetzt, um Magnon-Superströme in magnetischen Filmen auf mesoskopischen und mikroskopischen Skalen anzutreiben und zu kontrollieren. Auf dem Weg zur anwendungsorientierten makroskopischen Quantenzustandsmagnonik werden elektrische Methoden zur Erzeugung schnell variierender magnetischer Potentiale implementiert.
Erste Förderperiode 2016-2019:
B04 Spin+Magnon-Kontrolle: Dynamische Kontrolle von Magnoneneigenschaften
Dr. Andrii Chumak (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Burkard Hillebrands (Fachbereich Physik, RPTU)
Prof. Dr. Georg von Freymann (Fachbereich Physik, RPTU)
Im Projekt B04 wird die Realisierung, das Verständnis und die Anwendung neuartiger Spin-Wellen-Phänomene in räumlich variablen und dynamischen Systemen untersucht. Dynamische magnonische Medien - insbesondere solche, deren Eigenschaften auf einer Zeitskala variieren, die schneller ist als die Ausbreitungszeit von Magnonen - werden entwickelt und eröffnen den Zugang zur Kontrolle der Magnonenstreuung und damit zu künstlich angeregten neuen physikalischen Effekten. Dynamische Landschaften werden durch optische Methoden, nämlich die Beleuchtung des Magnonenkanals mit Laserlicht in Form von komplexen und nanosekundenschnellen dynamischen räumlichen Mustern induziert. Räumlich periodische Muster, so genannte magnonische Kristalle, sind von besonderem Interesse, da die schnelle Variation der Materialeigenschaften in der Zeit eine Verschiebung der Magnonenfrequenz ermöglicht, während eine räumlich periodische Modulation eine entsprechende Verschiebung der Wellenzahl erlaubt. Somit kann sowohl die Energie als auch der Impuls der Magnonen durch den dynamischen magnonischen Kristall kontrolliert werden. Dieser Ansatz verbindet fundamentale Studien mit der Realisierung von möglichen Anwendungen. Zwei Hauptziele werden dabei verfolgt:
Ziel 1: Entwicklung der dynamischen Spin-Wellen-Optik in out-of-plane magnetisierten magnetischen Filmen und Realisierung von aktivierten linearen und nichtlinearen Magnonen-Streuprozessen
Ziel 2: Realisierung von inelastischen Magnonenstreuprozessen in dynamischen magnonischen Kristallen in Form von schnellen zweidimensionalen laserinduzierten magnetischen Mustern