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Magneto-Acoustic Waves in Complex Spin Systems

Descripción del proyecto

Control mejorado de la magnetización mediante dispositivos espintrónicos magnetoacústicos

Todas las partículas elementales tienen un espín intrínseco asociado. En el caso de los electrones, puesto que giran sobre su eje, están asociados a un dipolo magnético diminuto. Los dispositivos espintrónicos aprovechan este fenómeno cuántico para almacenar y procesar información. Generalmente, se consigue controlar el espín aplicando campos magnéticos o eléctricos, pero las técnicas se encuentran con barreras para lograr un control más eficiente. El proyecto innovador MAWiCS, financiado con fondos europeos, utilizará la acústica para superar estos obstáculos y lograr un control muy eficiente de la dinámica del espín mediante la manipulación magnetoacústica de la magnetización de sistemas de espín complejos. Los resultados no solo mejorarán el rendimiento, sino que abrirán la puerta a nuevas funcionalidades mediante dispositivos espintrónicos magnetoacústicos.

Objetivo

Spintronic devices perform information storage and processing based on the spin degree of freedom. Materials with complex magnetic order, such as ferrimagnets, antiferromagnets and chiral magnets are promising candidates for next-generation spintronic devices with ultrafast speed, enhanced robustness and unique functionalities. However, several fundamental obstacles prevent their efficient control with established approaches based on magnetic fields and electrical currents.

MAWiCS will overcome these obstacles by introducing the magneto-acoustic control of magnetization in these complex spin systems. The advantage of MAWiCS’ approach is based on the following hypotheses: Microwave frequency phonons can excite and control antiferromagnetic spin waves and magnetic skyrmions lattices with high efficiency. The uniaxial magnetic anisotropy induced by magneto-acoustic interactions can be used for full modulation of antiferromagnetic resonance frequencies. Magneto-acoustic waves can propagate in topologically protected skyrmion lattice edge-states with reduced magnetic damping.

MAWiCS will develop innovative experimental approaches to take advantage of symmetry, topology and exchange-enhancement effects for highly efficient control of spin dynamics in complex spin systems. Consequently, MAWiCS’ results will allow for the first time to:
1) Generate nanoscale spin waves from acoustic pulses in ferrimagnets and antiferromagnets.
2) Control skyrmions by acoustic lattices and realize nanoscale topological acoustics
3) Excite and detect antiferromagnetic spin waves by acoustic two-tone modulation

MAWiCS’ results will pave the way for the technological realization of magneto-acoustic spintronic devices, enable antiferromagnetic magnonics and realize topological magnon transport. Ultimately, MAWiCS will thus pioneer a new class of information technology concepts that do not only offer increased performance but also novel functionalities.

Institución de acogida

RHEINLAND-PFALZISCHE TECHNISCHE UNIVERSITAT
Aportación neta de la UEn
€ 1 999 406,00
Dirección
GOTTLIEB DAIMLER STRASSE
67663 Kaiserslautern
Alemania

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Región
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Kaiserslautern, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 999 406,00

Beneficiarios (1)