Projektová činnosť

Medzinárodné

Výskum korelovaných a topologických fáz vo van der Waalsovských materiáloch
Exploring correlated and topological phases in layered van der Waals quantum materials
Program: Mobility
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Szabó Pavol, CSc.
Doba trvania: 1.1.2023 – 31.12.2024
2DSOTECH – Dvojrozmerná van der Waalsovská spinovo-orbitálna torzná technológia
2Dimensional van der Waals Spin-Orbit Torque Technology
Program: ERANET
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Gmitra Martin, PhD.
Anotácia: Projekt si kladie za cieľ skúmať, navrhnúť a vyvinúťdvojrozmernú platformu pre novú generáciu informačnýchtechnológií založenú na dvojrozmerných magnetických atopologických spinovo-orbitálnych materiáloch. Kombinácioutýchto materiálov do van der Waalsovských heteroštruktúr jemožné využiť synergiu medzi spintronickými efektami ašpecifickými vlastnosťami dvojrozmerných materiálov. Toumožňí využiť priekopnícku funkcionalitu v 2D technológiach,koktrétne spinovo-orbitálnu torziu pri návrhu logickýchzariadení, zariadení s nízkou spotrebou energie, alebo zariadeníso stálou pamäťou.Hlavným cieľom projektu je detekovať prúdom indukovanéprepínanie magnetizácie v hybridných zariadeniachpozostávajúcich z 2D materiálov: spinovo-orbitálny materiál /grafén / feromagnetický materiál, pomocou elektrického prúdu(anomálny Hallov jav) alebo opticky (časovo rozlíšenýmagneto-optický efekt) bez pomoci vonkajšieho magnetickéhopoľa využitím kolmého spinového prúdu kvôli zníženej symetriiv spinovo-orbitálnych materiáloch.Nízka kryštálová symetria vo vrstevnatých spinovo-orbitálnychmateriáloch vedie k nových spinovým textúram vhodná prerealizáciu efektívnej konverzie náboja na spin. Základnéskúmanie konverzie náboja na spin bude vykonané pomocoupotenciometrických metód a nelokálnej geometrie spinovéhohradla. Tieto štúdie umožnia získať informácie o hlavnommechanizme konverzie náboja na spin, ako sú spinový Hallovjav, Rashba-Edelstein efekt, a dalšie efekty spinovo-hybnostného uzamykania pri generovaní gigantickej spinovejpolarizácie. Magnetické 2D kryštály vykazujú široké spektrummagnetických usporiadaní, ktoré je možné ovládať čisteelektricky. Tento vynimočný potenciál magnetických 2Dmateriálov bude študovaný s dôrazom na jeho využitie prespinovo-orbitálne technológie využijúc ich kolmú magnetickúanizotropiu a možnosť ovládania ich stavu čiste elektricky. Budepreskúmaná dynamika magnetických excitácií, ich anizotropia amožnosť kontroly pomocou napäťových elektród. Cieľom ještudovať fundamentálne vlastnosti dynamiky magnetizácie aspinovo-orbitálneho torzného prepínania v týchto hybridnýchštruktúrach pomocou elektrického transportu,magnetotransportu, časovo a priestorovo rozlíšenej magneto-optických meraní, meraní feromagnetickej rezonancie aharmonických meraní druhého rádu. Experimentállne štúdiebudú doplňané výpočtami z prvých zásad a effektívnymimodelmi.Potenciál neprebádaných funkcionalít v týchto heteroštruktúrachvzniká ako dôsledok súhry medzi exotickými spinovýmitextúrami, magnetickými fázami a indukovanými proximálnymiefektami na rozhraniach. Vyprodukované hybridné zariadeniabudú použité na demoštrovanie ultra-rýchleho a nízko-napäťového prepínania magnetizácie v 2D magnetoch pre ďalšiugeneráciu 2D spinovo-orbitálnej torznej technológie.
Doba trvania: 1.12.2021 – 29.11.2024

Národné

TopoSQ2D – Topologická supravodivosť v kvantových dvojrozmerných zaradieniach
Topological superconductivity in quantum two-dimensional devices
Program: IMPULZ
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Gmitra Martin, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na výskum van der Waalsovských dvojrozmerných materiálov so zameraním na nové kvantovo-mechanické javy indukované spinovo-orbitálnou interakciou a jej súhru s magnetizmom, topológiou a supravodivosťou. Na tento účel bude založené nové výskumné laboratórium kvantových materiálov s úzkym prepojením teoretickej expertízy v oblasti spinovo-orbitálnej interakcie a experimentánymi odbornými znalosťami v oblasti supravodivosti. Výskum bude zameraný na skúmanie elektronických vlastností pripravených heteroštruktúr v normálnej a supravodivej fáze pomocou skenovacej tunelovej mikroskopie a magnetotransportných meraní. Teoretické štúdie budú zamerané na výpočet elektrónovej štruktúry z prvých princípov, kvázičasticových interferenčných spektier a transportných vlastností s cieľom interpretovať namerané dáta a usmerniť ďalší experimentálny výskum. Študované systémy budú následne využité pre návrhy možných realizácií zariadení využívajúce topologické aspekty supravodivosti relevantné pre kvantové výpočty.
Doba trvania: 1.4.2022 –
LSD – Nízkorozmerné supravodivé aparáty
Low-dimensional Superconducting Devices
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Szabó Pavol, CSc.
Anotácia: V modernej nanovede, materiálovom výskume a obzvlášť v kvantových technológiách sa veľmi nízke teploty stali dôležitým nástrojom. Zmenšovanie fyzikálnych systémov až na veľkosť, kde kvantová fyzika preváži nad klasickou, prináša množstvo nových, čisto kvantových javov a otvára možnosti vzniku nových tried kvantových materiálov. V rámci navrhovaného projektu sa zameriame na nízkorozmerné kvantové zariadenia, vrstevnaté heteroštruktúry pozostávajúce z kombinácie atomárne tenkých supravodivých vrstiev a ďalších vrstiev, čo môžu byť izolátory, kovy, či feromagnety. V takýchto systémoch môžu byť narušené symetrie, ktoré môžu viesť ku netriviálnym topologickým kvantovým stavom relevantným pre budúce technológie.Atomárne tenké vrstevnaté materiály sú systémy, kde sa pomer objemu a povrchu limitne blíži k nule, a teda ich fyzikálne vlastnosti sú silno ovplyvnené rozhraním s inými systémami. Aj preto tieto kvázi dvojrozmerné materiály vytvárajú platformu pre množstvo kvantových efektov, ktoré je možné očakávať v heteroštruktúrach, či aparátoch vytvorených vertikálnym ukladaním týchto vrstiev. Existujú dva typy vrstvených systémov – atomárne tenké umelo pripravené van der Waalsove heteroštruktúry [Science 353, aac9439 (2016)] a prirodzene vrstvené trojrozmerné kryštálové systémy. Špeciálnou triedou prirodzene vrstvených materiálov sú tzv. misfitové štruktúry, v ktorých sa striedajú atómové vrstvy hexagonálnych dichalkogenidov prechodných kovov s vrstvami tetragonálnych iónových monochalkogenidov vzácnych zemín v tej istej supermriežke [APL Mater 10, 100901 (2022)]. Objavuje sa v nich nový stav kvantovej hmoty, Isingova supravodivosť, ktorá vyplýva z narušenej inverznej symetrie a silnej spin-orbitálnej väzby, ako sme nedávno ukázali. Misfity je tiež možné exfoliovať na ultra tenké vrstvy, a preto ich tiež možno použiť ako jednotky vo vertikálne vrstvených heteroštruktúrach.
Doba trvania: 1.9.2024 – 31.12.2027