Modellierung und Simulation wechselwirkender freier und deponierter Moleküle und Nanopartikel auf der Basis klassischer Spin-Dynamik- und mikromagnetischer Methoden

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Dieses Projekt befasst sich mit einem in der Forschergruppe 945 bislang noch nicht betrachteten Aspekt, nämlich der theoretischen Modellierung und Simulation wechselwirkender Nanomagnete. Aufbauend auf den Ergebnissen aus dem Projekt 5 bilden die in Projekt 1 synthetisierten Einzelmolekülmagnete vom Typ [Mt6Mc]n+ einen Ausgangspunkt des Projekts. Darüber hinaus sollen in enger Zusammenarbeit mit dem Projekt 3 zwei- und dreidimensionale magnetische Wechselwirkungsstrukturen aus nanopartikulären Systemen theoretisch untersucht werden. In Systemen von Nanomagneten, die auf Oberflächen aufgebracht bzw. in Schicht- oder Bulk-Systemen eingebettet sind, treten bei niedrigen wechselseitigen Abständen aufgrund der magnetostatischen Wechselwirkung kooperative Phänomene auf. Aus theoretischer Sicht stellen solche Strukturen von Nanomagneten hochkomplexe Systeme dar: Magnetische Dipolwechselwirkungen sind langreichweitig und wirken nicht nur zwischen nächsten Nachbarn, sondern über das ganze System. Die Dynamik kollektiver Spin-Anregungen ist hochgradig nichtlinear. Anisotropie-Effekte und magnetisches Tunneln sowie oberflächenvermittelte Austauschwechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle. In diesem Projekt soll das Wechselspiel dieser Faktoren und ihr Einfluss auf die statischen und dynamischen magnetischen Observablen auf der Basis klassischer Spin-Dynamik- und mikromagnetischer Verfahren theoretisch modelliert, simuliert und mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden. Auf diese Weise wird eine enge Verzahnung zwischen Theorie und Experiment gewährleistet.