Quantum dynamics of ferromagnetic nanostructures in non-equilibrium (B16)

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In diesem Teilprojekt soll die Nichtgleichgewichtsdynamik von magnetischen Texturen unter dem Einfluss eines spinpolarisierten Stromes theoretisch untersucht werden. Wir fokussieren uns dabei auf die Einflüsse der Spin-Bahn-Wechselwirkung und der Elektron-Elektron-Wechselwirkung in eindimensionalen ferromagnetischen Nanodrähten und bestimmen die Spin- und Spinstrom-Dichte im Nichtgleichgewicht mit Hilfe der Darstellung mit chiralen Strömen (Sugawara-Form), die einer Strom- (oder Kac-Moody-) Algebra genügen. Für eine nicht zu steile ferromagnetische Domänenwand soll eine Gradientenentwicklung explizite Ausdrücke für das Spintransfer-Drehmoment liefern. Für sich abrupt ändernde magnetische Texturen wird ein nichtlokales Spintransfer-Drehmoment erwartet, welches sich ähnlich der RKKY-Wechselwirkung verhält. Dies soll ebenfalls bestimmt werden in Anwesenheit von Umgebungsfluktuationen, die zu einer Spin-Relaxation führen. Neben thermischen Effekten werden auch nicht-thermische Fluktuationen in der Analyse berücksichtigt, wie z.B. Spin-Schrotrauschen, Vibrationsanregungen oder 1/f-Rauschen. Ziel ist ein umfassendes theoretisches Verständnis - basierend auf der Analyse aussagekräftiger Modelle - von Nichtgleichgewichtseffekten bei der Ummagnetisierungsdynamik sowohl von räumlich ausgedehnten magnetischen Texturen (Domänenwänden) als auch von lokalen Magnetisierungen eines Nanoclusters oder einer Nanoinsel zu erhalten. Eine enge Verzahnung innerhalb des SFB sowohl mit experimentellen Projekten als auch mit mikromagnetischen und ab-initio-Simulationen ist hierfür unerläßlich.