Magnetická dynamika v spintronických nanostrukturách

• Název práce v češtině: Magnetická dynamika v spintronických nanostrukturách
• Název v anglickém jazyce: Magnetic dynamics in spintronic nanostructures
• Klíčová slova: pevné látky,magnetizmus,magnetická dynamika,spintronika,nanotechnologie
• Klíčová slova anglicky: solid state,magnetism,magnetic dynamics,spintronics,nanotechnology
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: projekt
• Ústav: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Pavel Baláž, Ph.D.

Zásady pro vypracování

(i) Rovnica Landaua-Lifshitza-Gilberta (LLG); matematické vlastnosti a fyzikálne aplikácie
(ii) Numerické metódy riešenia LLG; "makrospinové" modelovanie magnetickej dynamiky
(iii) Simulovanie systémov zložených z viacerých magnetických momentov (spinov); mikromagnetické simulácie, atomistická spinová dynamika
(iv) Vplyv teploty na magnetickú dynamiky; základy teórie stochastických procesov
(v) Magnetická dynamika v spintronických nanoštruktúrach; moment sily indukovaný elektickým prúdom, spinovo-orbitálna interakcia, atď.

Seznam odborné literatury

1. G. Bertotti, I. D. Mayergoyz and C. Serpico, Nonlinear Magnetization Dynamics in Nanosystems, Elsevier (2009).
2. O. Eriksson, A. Bergman, L. Bergqvist, and J. Hellsvik, Atomistic Spin Dynamics: Foundations and Applications, Oxford University Press (2017).
3. D. V. Berkov, J. Miltat, Spin-torque driven magnetization dynamics: Micromagnetic modeling, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 320, pages 1238-1259 (2008).

Předběžná náplň práce

Spintronika je odvetvím fyziky, ktoré rozširuje pole pôsobnosti elektoniky na štruktúry obsahujúce magnetické súčasti. Hoci fyzikálne základy spintroniky siahjú do kvantovej mechaniky, na modelovanie efektov spojených s elektronickým transportom a magnetickou dynamikou v nanoštruktúrach vystačia základy teórie magnetizmu a velktorovej algebry. Počas práce na projekte sa študent/ka oboznámi s metódami modelovanie magnetickej dynamiky pomocou rovnice Landaua-Lifshitza-Gilberta v rôznych fyzikálnych situáciách. Projekt zahŕňa štúdium ako rôzne fyzikálne javy (magnetické polia, teplota, elektrický prúd, spinovo-orbitálna interakcia) môžu ovplyvniť magnetickú dynamiku. Študent/ka bude mať možnosť osvojiť si základné numerické metódy a vytvoriť si vlastnú sadu numerických kódov potrebných pre simulovanie magnetickej dynamiky. Okrem toho si študent/ka bude môcť osvojiť prácu zo štandardnými programami slúžiacimi na mikromagnetické simulácie a atomistickú spinovú dynamiku.

Nové informácie budú odovzdané vo forme neformálnych prednášok a diskusií. Vlastná práca študenta/tky bude pozostávať predovšetkým z programovania a numerických simulácií. Postupy a výsledky práce študenta/tky budú diskutované so školiteľom na pravidelných stretnutiach v priateľskej atmosfére.

Skúsenosti s operačným systémom Linux a programovaním sú vítané. Nie sú však nevyhnutnosťou.

Práca je vhodná pre študentov, ktorí majú záujem pokračovať v bakalárskej práci v oblasti spintroniky, ale aj pre tých, ktorí chcú získať všeobecný prehľad a nové zručnosti.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Spintronics is a novel field of physics which extends electronics toward structures containing magnetic parts. Although the physical background of spintronics bases on quantum mechanics, modeling of effects caused by electronic transport and magnetic dynamics in nanostructures is possible with a basic knowledge of the theory of magnetism and vector algebra. The student will learn methods of modeling magnetization dynamics using the Landau-Lifshitz-Gilbert equation in various physical situations. The project contains study of how different physical effects (magnetic fields, temperature, electric current, spin-orbital interaction) can influence the magnetization dynamics. The student will have an occasion to learn basic numerical methods and create his/her own set of numerical codes needed for simulations of magnetization dynamics. Apart from this, the student will learn work with some standard programs for micromganetic simulations and atomistic spin dynamics.

All the new informations will be given to the student in a form of informal lectures and discussions. The student's work will mainly consist of programming and numerical simulations. The progress and results shall be discussed with the supervisor on a regular basis during the meetings in a friendly atmosphere.

Experiences with operation system Linux and programming are welcome, however, not necessary.

The project is suitable for students who are interested in bachelor thesis in the field of spintronics, but also for those who want to acquire general insight and new skills.