Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Phonon-Magnon Pumping in Oxide Nano-structures - Creating condensates for Boson based computing

Alternativ tittel: Fonon-magnon pumping i Oksid nanostrukturer - Bose-Einstein kondensat for beregninger.

Tildelt: kr 12,0 mill.

Vanligvis er vi alltid omgitt av energi i form av varme. For å være mer spesifikk kan varme i materialer betraktes som atomenes vibrasjoner fra likevektsposisjon. Ved absolutt null temperatur er det ingen slike vibrasjoner eller avvik, men ved høyere temperaturer begynner atomene å bevege seg på en måte som er beskrevet som fononer. På lignende vis består varme i magneter av endringer i retningen til de enkelte magnetiske momentene i magneten, dette blir beskrevet som magnoner. I dette prosjektet vil vi prøve å forstå hvordan vi kan kontrollere koblingen og strømmen av energi mellom vibrasjoner i atomposisjoner (fononer) og magnetisk retning (magnoner) gjennom å forandre magnetfeltet som omgir en magnet. Vårt endelige mål er å kontrollere denne koblingen mellom fononer og magnoner slik at vi kan lede nok energi til enkelte magnetiske rotasjoner. Hvis forholdene er korrekte, blir dette et tilstand med kvante-egenskaper (en såkalt Bose-Einstein-kondensat). Dette kan åpne for nye muligheter for å realisere kvanteberegning basert på lokale magnetvibrasjoner som vi kan kontrollere gjennom magnetiseringsretningen til magneten. Å måle disse vibrasjonene og lage modellsystemer for dette er komplisert. Vi kommer å bruke lagvis dyrkete oksider der vi kan kontrollere egenskaper gjennom komposisjon og lagtykkelse. I tillegg vil vi kontrollere både fononer og magnoner ved å lage små magneter av nano-meter størrelse fra lagene som vi har vokst. For å måle og verifisere hva vi gjør, vil vi bruke egenutviklede sveiptunnelingsmikroskop. Gjennom samarbeid med forskere i Sverige, Spania og Japan får vi tilgang til nyutviklede eksperimentelle teknikker for avansert lysbasert karakterisering i THz området, og elektronmikroskop som måler egenskapen til de elektroner som sendes ut fra materialene når vi belyser dem med røntgenstråling.

The project will enable the design, realisation and understanding of a highly coupled oxide based phonon-magnon system. This is motivated by that all these excitations are in the thermal region. Accordingly being able to understand and control these excitations will allow for controlling thermal excitations that may be used for all-thermal signal processing. The project will push the knowledge of phonon-magnon interactions in the chosen model systems (LFO and LSMO) so that we can tailor films to optimise the coupling between the two modes. The aim is to understand the coupling, be able to switch the system with magnetisation direction and to be able to pump magnon Bose-Einstein condensates through phonons. • We will be the first to understand and comprehensively map out phonon-magnon interactions in a oxide system through dynamic X-PEEM, THz and ultrafast optical spectroscopy and point contact based excitation. We will do this through tuning material properties through layer by layer growth of ferromagnetic LSMO films and antiferromagnetic LFO films and nano structuring of those. The systematic approach will open up new understanding on the tunability and underlying physics of these systems. • We will turn the coupling through growing dedicated films and structuring at the micro-nano scale to match the phonon-magnon coupling and to achieve coupling dependent on the static magnetic orientation of the active elements. • We will utilise up-conversion on the substrate, and high efficient point contacts pump a magnon Bose-Einstein condensate through phonons. This ability will signify a paradigm shift in the usability of such condensates, in particular for developing magnonic applications and components. • We will develop STM-based point contact spectroscopy and improve optical probing in the THz region. This are novel new generic method for probing in THz-regime and will impact the development and our understanding of the complexity of low energy bosonic systems.

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek