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Alumni-Preis 2019

David Bachmann für seine Masterarbeit: "Unitarity-Compatible Integration-by-Parts-Relations for High Multiplicity and Non-Planar Two-Loop Topologies"

Alumni-Preis 2019

David Bachmann

Betreuer: Prof. Dr. Andreas Buchleitner / Prof. Dr. Stavros Komineas (auswärtige Arbeit)

 

Kurzzusammenfassung der Arbeit (deutsch):

Magnetische Vortices sind lokale topologische Defekte in der magnetischen Mikrostruktur von Festkörpern. Ihre einzigartigen topologischen Eigenschaften ermöglichen gesteigerte Störungsresistenz und sorgen für ein teilchenähnliches Verhalten. In der Praxis können diese Strukturen zur hochkompakten Datenspeicherung genutzt werden, da ihre Größe typischerweise im Nanometerbereich liegt.

Vor kurzem gelang es erstmals stabile axialsymmetrische Skyrmionen in Dzyaloshinskii-Moriya (DM) Ferromagneten zu erzeugen. In diesen Materialen besteht eine antisymmetrische Spinwechselwirkung, welche die Erzeugung von wirbelartigen Strukturen erleichtert. Natürlich vorkommende Gitterstrukturen mit fehlender Inversionssymmetrie zeigen diese Eigenschaft und neuerdings ermöglichen künstlich geschichtete Materialien (interfacial DM) eine speziell anwendungsorientierte Optimierung. Mit meiner Arbeit stelle ich bislang unbekannte statische Vortex-Antivortex Paare vor, welche aus Meron-Antimeron Paaren in Präsenz von magnetostatischer Wechselwirkung relaxieren. Zudem wurden mit Hilfe analytischer und numerischer Methoden nicht-triviale Phasenübergänge (spiral and intermediate phase) von anisotropischen DM Ferromagneten beobachtet.

 

Abstract (english):

Magnetic vortices are local topological defects within the magnetic microstructure of solids. Their unique topological nature allows for increased stability and particle-like behavior. With typical sizes in the nanometer range, these structures are particularly suitable for high density information storage.

Recently, stable axial symmetric Skyrmions have been observed in Dzyaloshinskii-Moriya (DM) ferromagnets. The latter offer antisymmetric exchange between atomic spins facilitating the induction vortex-like structures. In particular, thin films with broken inversion symmetry or artificially interlaced materials enable application-oriented design and optimization. We present hitherto unknown finite-energy configurations based on Meron-Antimeron pairs relaxing to static vortex-antivortex states in accordance with magnetostatic effects. Furthermore, analytical and numerical methods reveal non-trivial spiral and intermediate phases of anisotropic DM ferromagnets.

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