Устойчивость и динамика топологических спиновых структур в ферримагнитных и антиферромагнитных материалах

Проект направлен на исследование киральных топологических магнитных структур в антиферромагнитных и ферримагнитных материалах. Именно эти системы считаются в настоящее время наиболее перспективными кандидатами для создания новых систем сверхплотной, быстрой и энергоэффективной трековой магнитной памяти. Скирмионы в ферримагнетиках были экспериментально обнаружены в последние два года, но уже показано, что они могут существовать при комнатных температурах, при этом иметь малые по сравнению со скирмионами в ферромагнитных материалах размеры и двигаться под действием спин-поляризованного тока с большей скоростью и меньшим углом Холла. Проблема устойчивости таких систем относительно тепловых флуктуаций и случайных внешних воздействий является ключевой для их практического использования. Она важна и для фундаментальной науки, поскольку проясняет природу топологической защиты на наномасштабе. В рамках проекта будут разработаны методы, созданы компьютерные программы и проведены расчеты активационных барьеров и времен жизни магнитных состояний скирмионов, антискирмионов и других топологических структур в антиферро и ферримагнитных материалах. Будет исследован вопрос о динамике и устойчивости таких структур в условиях ограниченного размера системы, при наличии немагнитных примесей, неоднородного распределения магнитных характеристик по образцу. Исследования будут основываться на теории переходного состояния для магнитных степеней свободы. Особое внимание будет уделено сравнению свойств топологических структур в ферри, антиферро и ферромагнитных материалах. Результаты расчетов будут использоваться для интерпретации экспериментов в ведущих лабораториях Германии, с которыми налажено научное сотрудничество.