Onderzoek Denis Sabani

Abstract

Technologische vooruitgang in modern maatschappij zal sterk bepaald worden door nieuwe, all-in-one materialen, waar in zowel magnetische, elastische, als elektronische vrijheidsgraden op een gecontroleerde manier kunnen gekoppeld worden. 2D materialen zijn hier voor mogelijks erg geschikt: ze vertonen een uitgebreid palet aangeavanceerde eigenschappen, die getuned kunnen worden door uitrekking, buigen, gating en de realisatie van heterostructuren. Met de realisatie van magnetisme in 2D materialen is het potentieel om het multifunctioneel gedrag van deze materialen te tunen nog groter geworden. Magnetisme in 2D materialen is bijzonder, omdat elke verandering in symmetrie de interacties beinvloedt en aangrenzende magnetische momenten niet meer gealigneerd zijn door de chiraliteit die optreedt. Deze chirale interacties leiden tot observeerbare niet-triviale magnetische texturen, zoals skyrmionen, en tot een volledig verschillend gedrag van de dynamische excitaties (de magnonen), beide technologisch veel-belovende effecten. Het breken van de symmetrie die de chiraliteit veroorzaakt, leidt ook tot een lokaal elektrisch veld, wat maakt dat magnetisme en elektrische polarisatie in 2D materialen gekoppeld zijn. Dit project focust op het begrijpen van deze koppeling, en de responservan op standardmanipulaties van 2D materialen. Dit zal toelaten om de chirale magneto-electronica te tunen, om zo een inzetbare technologie te realizeren die gevoelig is aan verschilende stimuli.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Milosevic Milorad
• Mandaathouder: Sabani Denis

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van de gecondenseerde materie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het is bekend dat magnetische uitwisselingsinteractie het gedrag van magnetische materialen stuurt, waardoor ze ferromagnetisch (positieve interactie, spins parallel) of antiferromagnetisch (negatieve interactie, spins antiparallel) worden. Het is veel minder duidelijk dat er wisselwerking bestaat leidend tot chiraal magnetisme, d.w.z. aangrenzende spins nemen wederzijds orthogonale ordening aan. Dit is het geval voor Dzyaloshinskii-Moriya interactie (DMI), voor het eerst geïdentificeerd in de jaren 60, maar pas door de recente waarneming van skyrmion-roosters is verder fundamenteel onderzoek met technologische toepassingen op gang gebracht. DMI kan alleen ontstaan ??in systemen zonder inversiesymmetrie met een sterke spin-baankoppeling, een voorwaarde waaraan in enkele bulkmaterialen wordt voldaan, en aan interfaces van specifiek ontworpen magnetische heterostructuren. In 2017 werd magnetische ordening ook waargenomen in 2D-materialen zoals CrI3. Daar staan magnetische atomen (Cr) in directe binding met niet-magnetische atomen met sterke spin-baan koppeling (I). Dus is DMI intrinsiek aanwezig, maar wordt het geannuleerd in een perfect kristallijn rooster, tenzij de symmetrie wordt verbroken (aan randen, defecten, korrelgrenzen enz.). De overkoepelende thema's in dit project zijn de microscopische mechanismen om DMI te wekken, het belang hiervan en hoe de afgifte en de bijbehorende spinstructuur aangepast kan worden als functie van temperatuur en magnetisch veld.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Milosevic Milorad
• Mandaathouder: Sabani Denis

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van de gecondenseerde materie

Project type(s)

• Onderzoeksproject