Huvudsökande: Peter Oppeneer, avdelningen för materialteori, Uppsala universitet
Medsökande: Mahmoud Abdel-Hafiez och Venkata Kamalakar Mutta, röntgenfysik, Jan Rusz, materialteori, Uppsala universitet samt Johan Åkerman, Göteborgs universitet
Beviljade medel: 36 100 000 SEK under fem år
Finansiär: Projektanslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse
Projektbeskrivning
Befintlig teknik för behandling av digitala data når sina gränser när det gäller energieffektivitet och tillväxtkapacitet på grund av parasitiska effekter som uppstår när enheter görs mindre och manipuleras med strömmar i snabbare takt. För att upprätthålla tillväxttakten för både lagring och bearbetning av information krävs att man utnyttjar nya fysiska mekanismer som kan övervinna befintliga begränsningar och lyfta tekniken till en högre nivå. Spinnströmmar, som genereras genom laddning-till-spinn-omvandling genom spinn-orbital-koppling i tungmetaller, har nyligen använts i spinnbaserade enheter. Men förutom spinn bär elektroner också på ett orbitalt vinkelmoment, en kvantitet som hittills inte funnits med i bilden som informationsbärare.
Målet med detta forskningsprojekt är att etablera nya vägar för att utnyttja orbitalpolarisering och orbitalströmmar för att aktivt styra magnetiseringstillståndet i prototypiska enheter. Vårt huvudsyfte är att visa att orbitalinformation kan genereras, transporteras och utnyttjas på ett liknande sätt som spinninformation, men har avgörande fördelar för framtida tillämpningar när det gäller materialkrav, eftersom enorma orbitala effekter kan genereras utan stark spinn-orbit-koppling. Den senare funktionen gör orbitala strömmar mycket attraktiva för utveckling av framtida funktionella komponenter med låg effekt som arbetar vid rumstemperatur och är gjorda av överlägset lätta och billiga ”gröna” metaller och oxider och fria från miljöskadliga tungmetaller.
För att arbeta mot vårt vetenskapliga mål har vi bildat ett synergistiskt teoriexperimentforskningsteam som samlar spetskompetens inom materialteori, detektion av magnetiska strömmar, magnetism på nanoskala, enkristallberedning och tillverkning av vridmomentanordningar i spinn-orbit-komponenter. Dessa kompetenser tillsammans kommer att bygga upp en plattform som gör det möjligt att uttömmande undersöka orbital informationstransport och planera för en framtida användning inom orbitalbaserad elektronik.
