Mikromagnetismus
Hysteresis in dünnen Schichten und Mehrschichtsystemen
Wir simulieren quasistatische Hystereseprozesse in dünnen polykristallinen magnetischen Schichten (mit einer Dicke bis zu 100 nm) sowie in Mehrschichtsystemen, in denen die magnetischen Schichten auch durch nicht-magnetische Zwischenschichten getrennt werden können. Diese Simulationen erlauben, wichtige Zusammenhänge zwischen der Form und den primären Parametern von Hystereseschleifen (Remanenz und Koerzivität) einerseits, und magnetischen und geometrischen Parametern dieser Systeme andereseits herauszufinden.
Magnetisierungskonfigurationen von Nanokompositen
Als magnetische Nanokomposite werden Materialien bezeichnet, die aus verschiedenen magnetischen und nicht-magnetischen Phasen bestehen, wobei jede Phase aus Nanokristalliten bestehen oder amorph sein kann. Unter der Verwendung des neulich von uns entwickelten Polyederdiskretisierungsverfahren und der darauf basierenden mikromagnetischen Software sind wir in der Lage, die Magnetisierungszustände und Hystereseschleifen von solchen magnetischen Nanokompositen zu simulieren. Der Vergleich unserer Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten aus der Kleinwinkelneutronenstreuung (SANS - small-angle magnetic neutron scattering) ermöglicht den Gewinn einzigartiger Informationen über die innere magnetische Konfiguration von Nanokompositen und über den Einfluss verschiedener magnetischer und struktureller Parameter dieser Materialien auf ihre magnetischen Eigenschaften.
Hochfrequenzeigenschaften von magnetischen Mikro- und Nanostrukturen
Unsere Gruppe untersucht das magnetische Verhalten von Arrays dünner Nanoelemente (Nanoarrays) in oszillierenden magnetischen Feldern mit Frequenzen im Mikrowellenbereich. Numerische Analyse dieses Verhaltens erlaubt z.B. die Vorhersage der ac-Suszeptibilität von Nanoarrays in Abhängigkeit von der Größe, der Form und den magnetischen Parametern von derer Nanoelementen.
Magnonics
Zusätzlich zu den oben aufgelisteten Untersuchungen simulieren wir auch die Ausbreitung von Spinwellen (Magnonen) in Arrays aus magnetischen Nanostreifen und Nanoelementen. Zusammen mit den Simulationen von magnonischen Eigenmoden in solchen Systemen deckt unsere Modellierung somit das schnell wachsende Feld der Magnonics ab – ein Gebiet des Festkörpermagnetismus, welches das Verhalten von Spinwellen in strukturierten magnetischen Schichten untersucht. Eines der Ergebnisse unserer Simulationen ist die Möglichkeit der Optimierung von anwendungsrelevanten Eigenschaften verschiedener magnonischer Vorrichtungen, wie z.B. Spinwellenrefraktoren, Filter, Spiegel usw.
Spintronics
Auf diesem Gebiet haben wir eine lange Liste von Forschungshöhepunkten in Bezug auf die durch den spinpolarisierten Strom (SPS) induzierte Magnetisierungsdynamik vorzuweisen. Diese beinhalten sowohl die durch den SPS verursachte permanente Präzession der Magnetisierung, als auch die schnelle SPS-induzierte Magnetisierungsschaltung. Unter den von unserem Team erforschten Systemen sind auch magnetische Nanosäulen, ausgedehnte Mehrlagenschichten, bei denen der Strom über Punktkontakte injiziert wird und Arrays von magnetischen Nanoelementen, wo wir Synchronisationsprozesse von mehreren STNOs (spin-torque driven nanooscillators) erforscht haben.