Новые квантовые материалы и топологические наносистемы на основе спин-орбитального взаимодействия и магнетизма для применения в современной спинтронике и квантовых вычислениях

Основной целью предлагаемых научных исследований является предсказание, создание и детальное изучение новых квантовых материалов – магнитных и немагнитных топологических изоляторов, систем на основе графена, квазидвумерных магнитных гетероструктур и 4f-материалов, формирующихся в результате контролируемого изменения взаимосвязи спин-орбитального и обменного взаимодействий, с целью их дальнейшего применения в современной спинтронике, наноэлектронике и квантовых вычислениях. Поиск и изучение новых квантовых материалов на основе топологических изоляторов, графена и магнитных металлов характеризующихся нетривиальной топологией зонной структуры формированием поверхностных состояний с уникальной электронной и спиновой структурой (линейная дисперсия электронных состояний и строгая связь между направлением движения электронов и ориентацией их спинов, что обуславливает возможность реализации бездиссипативных спиновых токов по поверхности топологических изоляторов (ТИ) является одной из важнейших фундаментальных и прикладных задач современной физики конденсированного состояния. Системы на основе ТИ считаются в настоящее время наиболее перспективными для использования в спинтронике и квантовых вычислениях. Проект основан на детальном изучении электронной структуры систем на основе различного типа ТИ (включая новые непрерывно создаваемые перспективные типы топологических изоляторов) и их физико-химических свойств, наносистем, гетероструктур и интерфейсов на основе ТИ и графена, с возможностью контролируемой модификации спин-орбитального и обменного взаимодействий и их взаимосвязи, для создания нового типа топологических квантовых материалов с широкой модификацией электронной структуры и электро-физических и магнитных свойств с целью анализа возможности их практического применения, а также для создание прототипов устройств на базе исследуемых в рамках проекта топологических изоляторов и систем.