Competing interactions in multiferroics and low-dimensional systems

Promotie: dhr. M.A. van der Vegte, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen
Proefschrift: Competing interactions in multiferroics and low-dimensional systems
Promotor(s): prof.dr. J. Knoester
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Contact: Michiel van der Vegte, tel. 06 149 639 30, e-mail: m.a.van.der.vegte@rug.nl

Multiferroïsche materialen ook geschikt als optische schakelaar

Elektrische en magnetische materialen zijn niet meer weg te denken uit de hedendaagse technologie. Magnetische materialen worden bijvoorbeeld volop toegepast in hightech opslagmedia zoals harde schijven van computers en creditcards. De sensorindustrie maakt volop gebruik van een groep gerelateerde stoffen bekend onder de naam ferro-elektrische materialen. Stoffen waarin twee of meer ferroïsche eigenschappen gecombineerd voorkomen worden multiferroïsch genoemd. De interesse in dergelijke slimme materialen die meer dan een taak kunnen verrichten past binnen de hedendaagse trend naar steeds compactere elektronica. Ferro-elektrische magneten komen bijvoorbeeld in aanmerking als hybride geheugenelement: informatieopslag in zowel het interne magnetische veld als in het interne elektrische veld van het materiaal. Daarnaast bestaat er in dergelijke materialen een koppeling tussen de elektrische en magnetische vrijheidsgraden. Een voorbeeld daarvan is het magneto-elektrische effect - de inductie van polarisatie door een extern magnetisch.

De magneto-elektrische koppeling is verbonden met het bestaan van nieuwe excitaties, elektro-magnonen genaamd. Elektro-magnonen zijn excitaties van de magnetische structuur, die in tegenstelling tot conventionele magnonen (elementaire magnetische excitaties) door elektrische velden kunnen worden aangeslagen. Theoretische studies in dit proefschrift beschrijven de microscopische oorsprong van de elektro-magnonen en laten zien dat ze een afspiegelingen zijn van het magneto-elektrische effect. Experimenteel zijn ze echter alleen waargenomen in de multiferroïsche fase die gekenmerkt wordt door een niet-collineare spin structuur. In een extern magnetisch veld vervalt de multiferroïsche fase en verdwijnen de electro-magnonen uit het spectrum. Anders gezegd, een klein magnetisch veld heeft grote invloed op de optische kenmerken. Deze eigenschap maakt multiferroïsche materialen ondermeer geschikt als optische schakelaar. Een van de belangrijkste conclusies van dit proefschrift is dat elektro-magnonen hoewel alleen waargenomen in multiferroische materialen ook kunnen voorkomen in stoffen met een niet-collineaire spin ordening.

Michiel van der Vegte (Olst, 1981) studeerde natuurkunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials. Van der Vegt is na afronding van het onderzoek gaan werken bij Boston Consulting Group.