Ab initio Studie des nicht-kollinearen Magnetismus bei 3d-Übergangsmetallketten auf Oberflächen

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Das Ziel dieses Projekts ist es, das Zusammenspiel von Austauschwechselwirkung, Dzyaloshinsky-Moriya (DM) Wechselwirkung und magnetokristalliner Anisotropie in quasi-eindimensionalen (1D) 3d-Übergangsmetallketten auf Metalloberflächen zu verstehen und das mögliche Auftreten eines nicht-kollinearen Grundzustandes zu studieren. Solche 1D Systeme an Oberflächen konnten in den letzten Jahren experimentell hergestellt werden, wurden aber bisher theoretisch nur im Hinblick auf eine kollineare magnetische Ordnung und die magnetokristalline Anisotropie untersucht. In diesem Projekt werden wir die strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften solcher Systeme mittels Dichtefunktionaltheorie studieren und insbesondere die Möglichkeit nicht-kollinearer magnetischer Ordnung untersuchen. Wir konzentrieren uns auf Systeme, die theoretisch wie experimentell vielversprechend sind, wie monoatomare Cr, Mn und Fe Ketten auf den (110)-Oberflächen von 4d- und 5d-Metallen mit fcc Kristallstruktur wie Rh, Ir, Pd und Pt sowie biatomare Fe- und triatomare Fe-Ir-Fe-Ketten auf der rekonstruierten Ir(001)-Oberfläche. Die Gesamtenergierechnungen für verschiedene kollineare und nicht-kollineare Spinstrukturen unter Berücksichtigung der Spin-Bahn-Kopplung werden wir auf ein erweitertes Heisenberg-Modell abbilden und damit die Suche nach dem magnetischen Grundzustand auf komplexere Spinstrukturen ausdehnen. Auch die Nachweisbarkeit der nicht-kollinearen magnetischen Ordnung durch spin-polarisierte Rastertunnelmikroskopie soll theoretisch exploriert werden.