Opis projektu
Wykorzystanie potencjału magnetycznych nośników informacji poruszających się swobodnie w trzech wymiarach
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat udało nam się uzyskać kontrolę nad materiałami magnetycznymi w nanoskali, co utorowało nam drogę do badania wyjątkowych zjawisk i opracowywania nowych rozwiązań. Magnetyczne nanostruktury, w tym nanocząsteczki, nanoprzewody, materiały ze zdolnością samodzielnego grupowania się, nanoklastry, nanogranulki, materiały wielowarstwowe i ultracienkie warstwy są obecnie wykorzystywane między innymi do magazynowania danych, a także w czujnikach, spintronice i biomedycynie. Do niedawna większość nanomagnesów charakteryzujących się wzorami stanowiły dwuwymiarowe struktury planarne. Postępy związane z metodami syntezy pozwalają na wytwarzanie trójwymiarowych struktur o niespotykanych dotychczas właściwościach. Wśród najbardziej interesujących rozwiązań pojawiają się solitony magnetyczne, czyli połączenia wielu elementarnych wzbudzeń magnetycznych, czyli magnonów. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu 3D MaGiC cztery czołowe grupy badawcze pracują nad rozwojem tej dziedziny wiedzy dzięki badaniom doświadczalnym nad nukleacją, stabilnością, dynamiką i transportem w ramach solitonów.
Cel
Over the past 150 years, many of the greatest questions in physics, spanning astronomical dimensions to quarks, have addressed how particles can emerge in continuous fields. In this highly exploratory project, we will open a window into the behavior and control of some of the least explored and most puzzling objects in nanomagnetism: three-dimensional (3D) magnetic solitons (MSs). These are spatially localized stable magnetization textures that have particle-like properties and are expected to move and interact in 3D in magnetic crystals and heterostructures in a similar manner to ordinary particles. Until now, their theoretical study has been restricted to simple models, while the experimental study of individual 3D MSs is nearly unexplored as a result of their deep-sub-micron size and a current lack of suitable characterization techniques. We bring together four complementary research groups with expertise in theoretical descriptions of magnetism, device physics and magnetic characterization with high spatial and temporal resolution. Methodological breakthroughs by the partners will enable new fundamental theoretical and experimental insights into the nucleation, stability, dynamics and transport of 3D MSs, which are predicted to be influenced strongly by their nontrivial topology. Particular attention will be paid to the manner in which 3D MSs can be controlled and manipulated dynamically. This project will open the field of 3D magnetization textures at the nanoscale to fundamental science,with a view to enabling disruptive applications. 3D MSs are foreseen to play the role of information carriers that can move freely in any spatial direction and to offer a key advance over conventional 2D magnetization textures. Results from the project will provide guidelines for their use in applications that include magnetic storage technology and neuromorphic information processing systems and enable the realization of pervasive new 3D device concepts.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-SyG - Synergy grantInstytucja przyjmująca
52428 Julich
Niemcy