Kvantitativ TEM-analys av magnetiska gränssnitt och nanostrukturer användande av ned till subatomära EMCD-signaler

Tidsperiod:

1 januari 2026 – 31 december 2029

Projektledare:

Klaus Leifer

Projektdeltagare:

Ján Rusz, Vassilios Kapaklis, Olle Eriksson

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Projektbidrag

Budget:

4 140 000 SEK

Magnetism finns runt omkring oss, från hårddiskar och elmotorer till framtida teknologier som spintronik och kvantdatorer. Ändå har det förblivit en enorm utmaning att förstå med mikroskopiska metoder hur magnetism beter sig i de minsta skalorna, ner till enskilda atomer i ett material. Vårt projekt tänjer på gränserna för vad som är möjligt inom detta område, med hjälp av en kraftfull teknik som kallas elektronmagnetisk cirkulär dikroism (EMCD) i ett transmissionselektronmikroskop.Fram till nyligen kunde forskare endast observera magnetiskt beteende i genomsnitt över stora områden. Men med nya genombrott kan vi nu upptäcka magnetiska signaler i atomär upplösning, och avslöja hur magnetism förändras från ett atomlager till nästa i gränsytor som är nedgrävt i ett material. Vårt team har utvecklat metoder som samlar in enorma mängder data, och använda artificiell intelligens och avancerad statistik för att hitta mönster i detta hav av information.Genom att kombinera EMCD med simuleringar och kvantbaserade beräkningar syftar vi till att förstå hur magnetism påverkas av förändringar i struktur, såsom i ultratunna filmer, nanopartiklar eller gränssnitt där två material möts. Det här är platser där traditionella verktyg misslyckas, men där nästa generations teknik föds.Bland våra mål: upptäck hur exotiska magnetiska texturer som Skyrmions uppstår från ett magnetisk struktur på atomär skala, avslöjar dold magnetism vid defekter eller dislokationer och förstå de subtila magnetiska effekterna som uppstår i nanopartiklar av järnoxid/guld. Vårt arbete kommer inte bara att främja grundläggande vetenskap utan kan också öppna dörrar till mindre, snabbare och mer energieffektiva magnetiska enheter.Med detta projekt delta vi i en ny era, där magnetism äntligen kan förstås med mikroskopiska tekniker på atomär nivå, kontrolleras och designas atom för atom.