Multipole antiferromagnets: New interlinked chapters in crystallography, band structure, and electronics
Project goals
The aim of our materials research project is to experimentally establish interlinked new paradigms in crystallography, band structure, and electronics in multipole collinear antiferromagnets. Using diffraction and microscopy measurements up to the ultimate atomic resolution, we will demonstrate unique crystallography signatures of the multipole antiferromagnets which are beyond the established nomenclature of magnetic symmetry groups. They result in a fundamentally new form of a wavevector-dependent spin-splitting, which has been omitted in the band theory of solids, and which we will elucidate by spectroscopy measurements and ab initio calculations. We will demonstrate that these spin-split bands in the dipole-free antiferromagnets generate conserved highly-polarized spin currents, which are analogous to spin currents driving reading and writing functionalities in ferromagnetic memory devices. Beyond spin-electronics, we envisage impact of the project on fields ranging from macroscopic quantum and topological phases to dissipationless microelectronics.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
SGA0202200005
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-22000M
Alternative language
Project name in Czech
Multipólové antiferromagnety: Nové vzájemně propojené kapitoly v krystalografii, pásové strukture a elektronice
Annotation in Czech
Cílem navrženého materiálového výzkumu je položit základy nových vzájemně propojených paradigmatů v krystalografii, pásové struktuře a elektronice v multipólových kolineárních antiferomagnetech. Pomocí difrakčních a mikroskopických měření s rozlišením až na atomární úroveň odkryjeme unikátní krystalografické znaky multipólových antiferomagnetů, které jdou za zavedenou nomenklaturu magnetických grup symetrií. Jejich důsledkem je zcela nová forma spinového rozštěpení závislého na vlnovém vektoru, která nebyla dosud popsána v pásové teorii pevných látek a kterou osvětlíme pomocí spektroskopických měření a výpočtů z prvních principů. Ukážeme, že tyto spinově rozštěpené pásy v antiferomagnetech bez dipólového momentu generují silně polarizované spinové proudy, obdobné jako jsou spinové proudy, které umožňují čtení a zápis ve feromagnetických paměťových součástkách. Mimo spinovou elektroniku očekáváme, že náš projekt bude mít dopad v oblastech sahajících od makroskopických kvantových a topologických fází až po bezestrátovou mikroelektroniku.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Apr 9, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GM-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
24,529 thou. CZK
Public financial support
24,529 thou. CZK
Other public sources
193 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
24 529 CZK thou.
Public support
24 529 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2026