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Phonon Magnetic Moments and Angular Momentum in Flexible Framework Materials

Descrizione del progetto

Scoprire cosa si cela dietro le vibrazioni esotiche che fanno girare gli atomi in cerchio

Il mondo quantistico è fatto di unità fondamentali, che siano particelle di materia, pacchetti di luce o persino vibrazioni individuali simili a particelle nei solidi, chiamate fononi. Sebbene le vibrazioni comportino tipicamente più di un movimento in su e giù o avanti e indietro, è emerso che i fononi che fanno muovere gli atomi in cerchio possono avere anche uno spin meccanico ed elettromagnetico. Nonostante abbiano generalmente una grandezza molto piccola, gli spin possono essere amplificati in alcuni materiali. Questo potrebbe renderli più facili da caratterizzare, forse rivelando nuovi fenomeni quantistici. Il progetto PhononMoments, finanziato dall’UE, applicherà metodi computazionali e teorici avanzati allo studio del movimento circolare forzato e naturale degli atomi in questi materiali per ottenere informazioni.

Obiettivo

This project will study how the magnetic moments and orbital angular momenta of phonons are related to chemical structure, electronic structure, and to each other. Phonons, which are particle-like vibrational excitations in solids, are not normally considered to have an angular momentum (a mechanical spin) or a magnetic moment (an electromagnetic spin). However, it has recently been discovered that vibrations that cause atoms to move in circles can in fact have these properties, although their magnitudes are thought to be extremely small in conventional materials. We aim to study these exotic properties of phonons in flexible framework materials, which are materials which combine extreme stiffness in some directions with extreme compliance in others. This combination can give rise to very low energy vibrational modes, which results in very large motions of the atoms, and therefore we expect flexible frameworks to have much larger phonon magnetic moments and angular momenta than in conventional materials.

Our goal is to discover materials with very large phono-magnetic effects, ideally sufficiently large that they can be measured using existing experimental techniques. Large phono-magnetic effects would also allow the magnetic moment of the phonon to interact with magnetism due to the spins of electrons, leading to a heretofore undescribed physical interaction which could be useful in the study of magnetic materials. We will use computational and theoretical methods to study both materials where the circular motions of atoms require external stimulus to occur, and also chiral materials where the atoms can naturally move in circles. In this latter case, the introduction of magnetic order in the material can break the symmetry between phonons of one handedness and the other, potentially leading to emergent bulk effects such as a thermally driven angular momentum of the crystal as a whole.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2020

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Contributo netto dell'UE
€ 191 149,44
Indirizzo
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 191 149,44