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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Two-dimensional magnon and spin gases in magnetic Van der Waals heterostructures

Description du projet

La recherche permet de mieux comprendre la dynamique des magnons dans les matériaux 2D

Le spin est une caractéristique intrinsèque des particules quantiques. Les spins des électrons jouent un rôle clé dans l’apparition du magnétisme. Leur mouvement génère un courant électrique, ce qui fait que chacun d’eux agit comme un petit aimant. Un magnon désigne une excitation collective de la structure de spin des électrons dans un réseau cristallin. Dans les matériaux magnétiques de haute qualité, les magnons permettent le transfert d’informations électroniques de spin à longue distance. Ces excitations collectives du spin ont été largement étudiées dans les matériaux magnétiques sous leur forme brute et les films minces. Le projet 2DMAGSPIN, financé par l’UE, vise à étudier la dynamique des magnons dans les matériaux magnétiques 2D. Les chercheurs étudieront le transport de spin électronique dans deux types de matériaux de Van der Waals: des couches 2D atomiquement fines empilées les unes sur les autres.

Objectif

Dimensionality plays a crucial role in the physical properties of condensed matter systems. In the last century, the optimization of FET technology led to the discovery of a new state of matter, in which quantum mechanics fully confines any electron motion to parallel to the interfaces, i.e. the two-dimensional electron gas (2DEG).
Magnons, the elementary excitations of the ground state magnetic order (either ferro, ferri, or antiferromagnetic) also carry spin. In high-quality magnetic materials magnons enable long-distance electronic spin information transfer. Magnonics has been studied extensively in magnetic bulk materials, or in thin films where still several sub-bands are thermally populated. The challenging major next step is to realize and study magnon and electronic spin transport in the ultimate 2D magnetic regime.
The aim of this ERC Advanced project is to combine and study strictly 2 dimensional spin transport in two types of vdW magnets: in a 2D magnon gas (2DMG) in electrically insulating Van der Waals ferro and antiferromagnets and in a 2D spin gas (2DSG) in proximity-induced magnetic graphene.
To achieve this aim, I will (i) fabricate high quality 2D vdW materials, heterostructures and devices; (ii) realize and study spin transport in a two-dimensional magnon gas (2DMG); (iii) realize and study a two-dimensional spin gas (2DSG) in magnetic graphene; and (vi) develop new spintronics functionalities in hybrid 2DMG and 2DSG heterostructures.
This project will open a regime that has not been explored before. Magnon-magnon, magnon-phonon, and magnon (electronic) spin interactions in 2D will lead to phenomena that are either difficult to realize in 3D, such as hydrodynamic spin current flow and self-oscillations, or have not yet been anticipated at all. 2DMG and 2DSG controlled by gates and, possibly, operating at room temperature will enrich the vdW spintronics and provide new strategies for information technology including heat management.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2021-ADG

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Institution d’accueil

RIJKSUNIVERSITEIT GRONINGEN
Contribution nette de l'UE
€ 2 495 000,00
Coût total
€ 2 495 000,00

Bénéficiaires (1)