LEAPS-MPS: Investigation of topological spin texture and magnetoelectric coupling in non-centrosymmetric orthorhombic oxides

LEAPS-MPS:非中心对称正交氧化物中拓扑自旋织构和磁电耦合的研究

基本信息

项目摘要

AbstractThis award is funded in whole or in part under the American Rescue Plan Act of 2021 (Public Law 117-2).Non-Technical Description:This project directly supports the development of materials that possess topological spin textures, and investigate their formation, control mechanisms and properties. Topological spin textures are nanosized magnets found in certain classes of materials and can be used to produce energy-efficient, fast-paced, and reliable information storage, and transfer devices. Furthermore, the works performed through this project train undergraduate students from a historically underserved community in material synthesis and characterization techniques to prepare the next generation of a scientifically skilled workforce. The undergraduate students will be trained in all aspects of material physics research from conceptualization to publication so that they can serve as role models in their community. This research also supports the development of educational materials with high school science teachers serving majority underrepresented communities in the diverse metro Atlanta area. This project contributes to increasing the enrollment and retention of students from historically underserved communities in STEM education.Technical Description:This LEAPS-MPS project focuses on understanding the role played by crystal symmetries and chemical constituents on the enhancement of the essential magnetic and spin-orbit interactions that lead to topological magnetism and the associated magnetoelectric behavior of non-centrosymmetric oxides. By taking the specific example of chiral MMoTeO6 (M=Mn, Co, Fe, Cu, Ni) and polar RTWO6 (R=Rare earth, T=Fe, Cr, V) oxides, this project investigates the following: (i) How do the topological character, size, and stability of spin textures vary with chemical compositions within the isostructural family of materials? (ii) Can ferroelectric polarization be associated with the spin textures and manipulated using an electric field? (iii) What are the quantitative and qualitative differences in the magnetoelectric behavior of polar and chiral materials? This work provides important insights into interactions responsible for the formation of novel topological spin textures and coupling of such spin structures to internal and external fields.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项全部或部分由2021年美国救援计划法案(公法117-2)资助。非技术描述:该项目直接支持具有拓扑自旋织构的材料的开发,并研究其形成,控制机制和性质。拓扑自旋纹理是在某些类别的材料中发现的纳米级磁体,可用于生产节能,快节奏和可靠的信息存储和传输设备。此外,通过该项目进行的工作培训来自历史上服务不足的社区的本科生在材料合成和表征技术,以准备下一代的科学熟练的劳动力。本科生将在材料物理研究的各个方面进行培训,从概念化到出版,以便他们能够在社区中充当榜样。这项研究还支持教育材料的开发与高中科学教师服务于大多数代表性不足的社区在多样化的大都会亚特兰大地区。该项目有助于提高STEM教育中来自历史上服务不足社区的学生的入学率和保留率。技术描述:该LEAPS-MPS项目侧重于了解晶体对称性和化学成分对增强基本磁性和自旋轨道相互作用所起的作用,这些相互作用导致非中心对称氧化物的拓扑磁性和相关磁电行为。本研究以手性MMoTeO_6(M=Mn,Co,Fe,Cu,Ni)和极性RTWO_6(R=稀土,T=Fe,Cr,V)氧化物为例,研究了以下问题:(i)在同构材料族中,自旋织构的拓扑特征、尺寸和稳定性如何随化学组成而变化?(ii)铁电极化能与自旋织构联系起来并用电场来操纵吗?(iii)极性材料和手征材料的磁电行为在质和量上有什么区别?这项工作提供了重要的见解,相互作用负责形成新的拓扑自旋纹理和耦合这种自旋结构的内部和外部field.This奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得的支持,通过评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi- k magnetic structure and large anomalous Hall effect in candidate magnetic Weyl semimetal NdAlGe
  • DOI:
    10.1103/physrevb.107.224414
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    C. Dhital;’† R.L.Dally2;R. Ruvalcaba;R. González-Hernández;J. Guerrero‐Sanchez;H. Cao;Q. Zhang;W. Tian;Y. Wu;M. Frontzek;S. Karna;A. Meads;B. Wilson;R. Chapai;D. Graf;J. Bacsa;R. Jin;J. Ditusa
  • 通讯作者:
    C. Dhital;’† R.L.Dally2;R. Ruvalcaba;R. González-Hernández;J. Guerrero‐Sanchez;H. Cao;Q. Zhang;W. Tian;Y. Wu;M. Frontzek;S. Karna;A. Meads;B. Wilson;R. Chapai;D. Graf;J. Bacsa;R. Jin;J. Ditusa
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