Materialspecifik modellering av orbitala vinkelmomentfenomen

Projekttitel: Materialspecifik modellering av orbitala vinkelmomentfenomen
Huvudsökande: Peter Oppeneer, materialteori
Beviljade medel: 3 153 000 SEK för perioden 2027-2029

Inom det senaste århundradet utvecklades många funktionella material som har lett till stora livsförbättringar. Grundläggande forskning har under de senaste årtiondena gett oss, bland många andra uppfinningar, elektiska komponenter som kan användas för att manipulera och lagra information med väldigt hög hastighet. Speciellt i informationslagring är kodningen möjliggjord genom magnetisering av material, som härstammar från ett kvantfenomen, elektronernas spinn. I vårt digitala samhälle har nuvarande teknologier för lagring av information i magnetiska lagringsmedia dock nått sitt tak både i densitet och i hastighet, och därför behövs ny, grundläggande kunskap om hur man kan utnyttja magnetiska moment i material, vilken kan leda till effektivare lagring och energisnålare manipulation i framtiden.

Målet med det här projektet är att studera, från ett kvantmekaniskt synsätt, hur elektronernas orbitala rörelse kan manipuleras och utnyttjas för att transportera information i fasta material. Elektronernas orbitala rörelse har hittills inte fått mycket uppmärksamhet men det kunde väl vara att deras orbitala magnetiska moment kan användas som informationsbärare på samma sätt som elektronernas spinn, dock med särskilda fördelar.

I synnerhet ska vi undersöka hur orbitala magnetiska moment kan skapas med hjälp av elektriska och elektromagnetiska fält. Kvantdynamisk teori kommer att utvecklas och användas för att beskriva hur orbitala moment reagerar på stimulation genom yttre fält. Ett viktigt verktyg som ska användas för att studera på ett kvantitativt sätt specifika material är första-princip-beräkningar av materialegenskaper. Resultaten från projektet kommer att leda till ny grundläggande förståelse av hur elektronernas vinkelmoment kan användas för att styra informationsflödet i funktionella fasta material och även förväntas att kunna leda till nya användningar inom informationsteknologi.