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Magneto-Acoustic Waves in Complex Spin Systems

Descrizione del progetto

Un migliore controllo della magnetizzazione tramite dispositivi spintronici magneto-acustici

Tutte le particelle elementari hanno uno spin intrinseco associato. Nel caso degli elettroni, l’elettrone che ruota attorno al proprio asse è associato a un piccolo dipolo magnetico. I dispositivi spintronici sfruttano questo fenomeno quantistico per la memorizzazione e l’elaborazione delle informazioni. Il controllo dello spin si ottiene convenzionalmente con campi magnetici o elettrici applicati, ma un controllo più efficiente di tali tecniche non è agevole. Il progetto pionieristico MAWiCS, finanziato dall’UE, utilizzerà l'acustica per superare questi ostacoli, ottenendo un controllo altamente efficiente della dinamica degli spin attraverso la manipolazione magneto-acustica della magnetizzazione in sistemi di spin complessi. I risultati non solo miglioreranno le prestazioni ma apriranno le porte a nuove funzionalità attraverso dispositivi spintronici magneto-acustici.

Obiettivo

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.

Istituzione ospitante

RHEINLAND-PFALZISCHE TECHNISCHE UNIVERSITAT
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 406,00
Indirizzo
GOTTLIEB DAIMLER STRASSE
67663 Kaiserslautern
Germania

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Regione
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Kaiserslautern, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 999 406,00

Beneficiari (1)