Logo: to the web site of Uppsala University

uu.sePublications from Uppsala University
EnglishSvenskaNorsk
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Kvantitativ TEM-analys av magnetiska gränssnitt och nanostrukturer användande av ned till subatomära EMCD-signaler
Title [en]
Quantitative TEM analysis of magnetic interfaces and nano-structures using down to subatomic EMCD signals
Abstract [sv]
Magnetism finns runt omkring oss, från hårddiskar och elmotorer till framtida teknologier som spintronik och kvantdatorer. Ändå har det förblivit en enorm utmaning att förstå med mikroskopiska metoder hur magnetism beter sig i de minsta skalorna, ner till enskilda atomer i ett material. Vårt projekt tänjer på gränserna för vad som är möjligt inom detta område, med hjälp av en kraftfull teknik som kallas elektronmagnetisk cirkulär dikroism (EMCD) i ett transmissionselektronmikroskop.Fram till nyligen kunde forskare endast observera magnetiskt beteende i genomsnitt över stora områden. Men med nya genombrott kan vi nu upptäcka magnetiska signaler i atomär upplösning, och avslöja hur magnetism förändras från ett atomlager till nästa i gränsytor som är nedgrävt i ett material. Vårt team har utvecklat metoder som samlar in enorma mängder data, och använda artificiell intelligens och avancerad statistik för att hitta mönster i detta hav av information.Genom att kombinera EMCD med simuleringar och kvantbaserade beräkningar syftar vi till att förstå hur magnetism påverkas av förändringar i struktur, såsom i ultratunna filmer, nanopartiklar eller gränssnitt där två material möts. Det här är platser där traditionella verktyg misslyckas, men där nästa generations teknik föds.Bland våra mål: upptäck hur exotiska magnetiska texturer som Skyrmions uppstår från ett magnetisk struktur på atomär skala, avslöjar dold magnetism vid defekter eller dislokationer och förstå de subtila magnetiska effekterna som uppstår i nanopartiklar av järnoxid/guld. Vårt arbete kommer inte bara att främja grundläggande vetenskap utan kan också öppna dörrar till mindre, snabbare och mer energieffektiva magnetiska enheter.Med detta projekt delta vi i en ny era, där magnetism äntligen kan förstås med mikroskopiska tekniker på atomär nivå, kontrolleras och designas atom för atom.
Abstract [en]
Electron magnetic circular dichroism (EMCD) in the transmission electron microscope is now emerging as the first technique to deliver atomic-resolution insight into magnetism of buried structures. Building on pioneering work, our team recently achieved quantitative EMCD signals from single atomic lattice planes. This advance opens the door to analysing magnetisation and the ml/ms ratio at the scale of individual atomic columns and the methodology to reach this goal will be developed in this project.We will modify the TEM instrument on the level of condenser and spectrometer entrance aperture to optimize the EMCD signal and its acquisition strategy. Advanced statistics and machine learning algorithms will be applied to evaluate millions of spectra. Direct integration of density functional theory calculations and EMCD simulations will guide our experiments and link atomic structure to magnetism to achieve quantitative atomic scale magnetic analysis.We will apply these developments to key challenges in magnetism, including Skyrmion formation in the van der Waals materials Fe₃XTe₂ (X=Ge, Ga), magnetisation at thin film interfaces, coupling in dislocation cores, and reordering effects at Fe₃O₄/Au nanoparticle interfaces. EMCD at atomic resolution opens a new field of magnetic materials research and this project positions us at its forefront.
Eriksson, Olle
Rusz, Jan
Kapaklis, Vassilios
Principal InvestigatorLeifer, Klaus
Coordinating organisation
Uppsala University
Funder
Period
2026-01-01 － 2029-12-31
National Category
Condensed Matter Physics
Identifiers
DiVA, id: project:9812Project, id: 2025-05829_VR

Search in DiVA

Condensed Matter Physics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
v. 2.47.0
|
WCAG
|
Uppsala University Library
|
Ask the Library
|
Log in to DiVA
|
Search and link in DiVA