Att behärska magnetism med ljus i rum och tid

Projekttitel: Att behärska magnetism med ljus i rum och tid
Huvudsökande: Hermann Dürr, FREIA
Beviljade medel: 3 456 000 SEK för perioden 2019-2022
Finansiär: Projektbidrag från Vetenskapsrådet

Nya metoder för att studera material och materialegenskaper är viktiga för att utveckla grundläggande kunskaper som kan utnyttjas för att förbättra materialets funktioner i framtiden och även bidra till förmågan att kontrollera och styra materialets fysikaliska egenskaper. För att täcka samhällets framtida behov av skräddarsydda, energisnåla material som är lämpliga för nya teknologiska applikationer är grundläggande forskning oumbärlig.

Funktionshastighet har blivit allt viktigare för många teknologiska applikationer så som elektroniska element och magnetiska minnen och högre hastighet eftersträvas kontinuerligt. Dock för närvarande känner människan inte till särskilt mycket om de fundamentala dynamiska processerna på korta tidskalor, till exempel inom femtosekundsområdet. Därför behövs det nu grundläggande forskning med målet att införskaffa fundamental förståelse av ultrasnabb dynamik av elektronen, gitteratomer och magnetiska moment i material.

I det här projektet kommer nya ultrasnabba metoder att användas för att studera hur materialegenskaper uppstår och kan förändras på snabbaste sätt. Ljus med korta våglängder, så kallat röntgenljus kan särskilt användas på ett effektivt sätt för att avslöja hur elektronerna samarbetar och hur de ger upphov till elektriska, magnetiska eller optiska egenskaper. Ett nytt framsteg inom det spektroskopiska området är den framväxande möjligheten att skapa och använda extremt korta pulser av koherent röntgenljus. Sådana pulser har pulslängder som ligger inom femtosekundsområdet. De produceras i nya goda röntgenkällor som just är färdigbyggda eller nu framväxande. Till exempel, fri-elektron-laser-röntgenkällor (XFEL) kommer att producera extremt korta ljuspulser med hög intensitet. Ultrasnabba elektronpulser är en annan ny spektroskopi som ger tidigare okända möjligheter för att mäta atomernas snabbaste rörelse. De elektron- och ljus-pulserna är så korta att människan nu för första gången kan upptäcka och utforska dynamiska processer inom material som hittills varit dolda. Därför förväntas att resultatet av detta projekt till och med kan bana väg för nya teknologiska tillämpningar, vilka kommer att drivas på betydligt snabbare sätt än hittills varit möjligt.