Magnetism at interfaces: from quantum to reality
Project goals
Permanent magnets are a key technology for modern society with applications in air conditioning, mobility, or power generation. In state-of-the-art permanent magnets the atomic-scale defects, like for instance in the grain boundary phase, have the most significant influence on the macroscopic properties (e.g. coercivity), but these effects are the least understood. In this project, we develop a quantitative theory of coercivity, taking into account the local atomic structure, the spatial variation of the intrinsic magnetic properties, and the physical microstructure of the magnet. To achieve this goal, we bridge the length scales between ab initio, atomistic spin dynamics, and continuum micromagnetic simulations. Atomic defects at interfaces and grain boundaries will be considered already at the smallest possible length scale and former assumptions based on bulk material properties can thus be avoided. A quantitative description of the effect of defects at interfaces and grain boundaries, inaccessible experimentally, becomes accessible via a validated multiscale coercivity model.
Keywords
multiscale calculationsab initio simulationsspin dynamics simulationsmicromagnetic simulationscoercivitypermanent magnets
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava / IT4Innovations
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
22-35410K
Alternative language
Project name in Czech
Magnetismus na rozhraní: z kvantového do reálného světa
Annotation in Czech
Permanentní magnety jsou klíčová technologie moderní společnosti s aplikacemi jako je klimatiace, mobilita, nebe energetické zdroje. V současných permanentních magnetech defekty na atomové škále, např. hranice zrn, mají nejdůležitější vliv na makroskopicé magnetické vlastnosti (např. na koercivitu). V tomto projektu se budeme věnovat studiu a vývoji teorie pro chování koercivity s ohledem na lokální atomovou strukturu (rozhraní, hranice zrn), jejího vlivu na prostorovou variaci magnetických vlastností a mikrostrukturu. Vytvoříme unikátní schéma simulačních postupů mezi kvantově-mechanickými výpočty, atomovou spinovou dynamikou a kontinuální mikromagnetickými simulacemi. Magnetické vlastnosti budou tedy nově brány v potaz již na atomové škále, tj. se zahrnutím defektů atomů na rozhraní a hranic zrn. Tím, se vyhneme používání zastaralých předpokladů v použití magnetických vlastností z pevných fází. To nám umožní vybudovat víceškálový model pro určení magnetických vlastností reálných materiálů.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - secondary branch
20501 - Materials engineering
OECD FORD - another secondary branch
—
BM - Solid-state physics and magnetism
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
Solution timeline
Realization period - beginning
Jul 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
9,795 thou. CZK
Public financial support
9,168 thou. CZK
Other public sources
627 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 795 CZK thou.
Public support
9 168 CZK thou.
93%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 07. 2022 - 31. 12. 2025