Micromagnetische studie van magnetische spinijsstructuren

Groep: DyNaMat

Promotoren en begeleiding: Bartel Van Waeyenberge, Jonathan Leliaert en Pieter Gypens

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Probleemstelling
“Spinijs” is een magnetische structuur, gevormd door een geordend rooster van nanomagneten, waarin de geometrie ervoor zorgt dat niet elke interactie kan geminimaliseerd worden, wat men een gefrustreerde toestand noemt. De grondtoestand wordt gekarakteriseerd door een orde waarin in elke vertex 2 magnetische spins naar binnen en 2 naar buiten wijzen (zie figuur links). De frustratie zorgt ervoor dat de grondtoestand ontaard is, waardoor in zo een systeem typisch verschillende domeinen van verschillende toestanden vertonen (zie figuur rechts).dynamat3

In thermisch actief spin-ijs is de temperatuur hoog genoeg om de magnetisatie van de individuele nanomagneten van richting te laten wisselen. Hierdoor vertoont het gehele spin-ijs interessante dynamica waarbij domeinen van positie en grootte veranderen, en er kleine, mobiele domeintjes kunnen ontstaan.

Doelstelling

Het doel van deze thesis is om door middel van micromagnetische simulaties de beweging van deze domeinen in thermisch evenwicht te onderzoeken. Er zal onderzocht moeten worden wat de grootte en mobiliteit van de domeinen als functie van temperatuur is, en welke lokale magnetische toestanden er voorkomen bovenop de domeinen van de grondtoestand.

Dit onderwerp heeft een sterk numeriek karakter doordat een grote rekenkracht noodzakelijk is om computationeel onderzoek naar spinijs te verrichten. Onze groep staat hierin wereldwijd aan de top door de ontwikkeling van een micromagnetisch softwarepakket, MuMax3, dat geoptimaliseerd is om simulaties op grafische kaarten te laten draaien.