| Tytuł: | W kierunku magnoniki wnękowej terahercowej |
| Kierownik projektu: | Marcin Białek |
| Laboratorium: | Laboratorium Promieniowania Terahercowego (TeraGaN) (NL-11) |
| Numer projektu: | PAN.BFB.S.BDN.317.022.2022 |
| Data realizacji: | 02.08.2022 01.08.2024 |
| Podmiot realizujący: | Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk |
| Typ realizacji projektu: | Projekt realizowany samodzielnie |
| Przyznane środki ogółem: | 883 971.48 zł |
| Przyznane środki dla podmiotu: | 883 971.48 zł |
| Instytucja finansująca: | Europejska Rada do Spraw Badań Naukowych |
Opis projektu
| Badania w dziedzinie spintroniki koncentrują się głównie na materiałach ferromagnetycznych, które wykazują dynamikę w zakresie GHz. Wynika to z faktu, że częstotliwość rezonansowa ferromagnetyka zależy od zewnętrznych pól magnetycznych, w przeciwieństwie do antyferromagnetyków, które wykazują dynamikę w zakresie THz ze względu na ogromne wewnętrzne pola wymiany. Dlatego badania właściwości THz materii antyferromagnetycznej, jak zaproponowano w prezentowanym projekcie TeraMag, mają kluczowe znaczenie dla przyszłej spintroniki. Co więcej, urządzenia spintroniczne mogą prowadzić do zmniejszenia strat energii w wielkoskalowych systemach obliczeniowych dzięki brakowi ogrzewania Joule'a w przepływie prądu spinowego. Istnieje bardzo niewiele doniesień na temat obserwacji silnego sprzężenia magnon-foton w zakresie THz, co wynika głównie z trudności w konstruowaniu wnęk THz. W swojej ostatniej pracy wnioskodawca wykazał silne sprzężenie magnon-foton w cylindrycznej metalicznej wnęce przy około 0,24 THz. Jego ostatnie wstępne wyniki, przedstawione w niniejszym wniosku, pokazują, że silne sprzężenie można osiągnąć również przy około 0,5 THz w prostej strukturze mającej postać większej elastyczności w projektowaniu układów eksperymentalnych, w szczególności za pomocą wnęki typu Fabry'ego-Perota. W początkowej fazie realizacji projektu TeraMag, chcielibyśmy wykazać silne sprzężenie magnon-foton. Ponadto, proponowane struktury mogłyby działać z prędkością około 1 THz i wyższą, łącząc metody optyczne THz i wnęki Fabry'ego-Perota. Co więcej, proponowane struktury mogłyby pozwolić na elektryczną detekcję stanów polarytonowych. Rozważamy dwie metody osiągnięcia elektrycznej detekcji silnie sprzężonych stanów magnon-foton na częstotliwościach THz. W pierwszej z nich chcemy wykorzystać typową metodę spintroniczną polegającą na warstwach metali ciężkich (zazwyczaj platyny), które poprzez odwrócony spinowy efekt Halla generują prąd elektryczny z powodu precesji spinu w podłożu magnetycznym. Jako drugą metodę w projekcie TeraMag proponujemy wykorzystanie materiałów dwuwymiarowych, takich jak grafen. Jeśli różne rodzaje fal materii łączą się ze sobą, ich hybrydowe formy uzyskują nowe właściwości. W projekcie TeraMag chcielibyśmy zbadać interakcję dwóch różnych wzbudzeń THz - magnonów i plazmonów - które bardzo rzadko są badane razem. Proponujemy umieszczenie tranzystora grafenowego, w którym znajdują się rezonanse plazmonowe, na podłożu antyferromagnetycznym, w którym znajdują się mody fal magnetycznych. Oczekuje się, że interakcja tych dwóch rodzajów fal spowoduje powstanie nowych modów, umożliwiających dostrajanie fal spinowych za pomocą pola elektrycznego, podobnie jak w multiferroikach. |