Untersuchung der magnetischen Austauschwechselwirkung in der Rasterkraftmikroskopie mittels ab initio Rechnungen basierend auf der Dichtefunktionaltheorie

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Das Ziel des Projekts ist das Verständnis und die Simulation der Mikroskopie der magnetischen Austauschwechselwirkung in der Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie. Dazu werden wir ab initio Rechnungen mittels Dichtefunktionaltheorie von möglichst realistischen Spitzen- Proben-Systemen durchführen, um die Nachweisbarkeit der Austauschwechselwirkung und die zu erwartenden Kontraste zu untersuchen. Letztendlich möchten wir realistische magnetische Spitzen unter der Berücksichtigung von strukturellen und magnetischen Relaxationseffekten mit der Genauigkeit von ab initio Methoden in den Simulationen verwenden. Wir werden Methoden, die wir bereits für die Simulation von AFM Experimenten von unmagnetischen Systemen entwickelt haben, auf magnetische Systeme erweitern. Parallel zu dieser Methoden- und Codeentwicklung werden wir mit Modellspitzen aus wenigen magnetischen Atomen die Ursachen des magnetischen Kontrasts auf ferro- und antiferromagnetischen Oberflächen sowie die Abstandsabhängigkeit der Austauschkräfte untersuchen. Da eine Vielzahl von Experimenten auf nichtleitenden Metalloxiden wie NiO(001) erfolglos war, werden wir bisher nicht betrachtete metallische, antiferromagnetische Filme wie Fe/W(001) als Probensystem studieren, deren magnetische Ordnung auf atomarer Skala bereits mit spin-polarisierter Rastertunnelmikroskopie nachgewiesen worden ist. Für die Durchführung dieses Projekts werden wir die in Hamburg und in Münster vorhandenen Expertisen zur Theorie der (spin-polarisierten) Rastertunnelmikroskopie und der Rasterkraftmikroskopie sowie der ab initio Berechnung der elektronischen Eigenschaften von magnetischen Oberflächen kombinieren.