Doktorsfyrirlestur í efnafræði - Dr. Gideon Müller

Doktorsefni: Dr. Gideon Müller 

Heiti ritgerðar: Skilvirkar aðferðir fyrir atómskala tölvureikninga á spunakerfum og rannsóknir á staðbundnum segulástöndum.

Um er að ræða sameiginlega gráðu HÍ og RWTH Aachen háskóla. Vinnan í Þýskalandi fór fram í rannsóknastöðinni í Jülich.

Gideon Müller varði doktorsritgerð sína við RWTH Aachen háskóla þann 2. september. Hér er því um doktorsfyrirlestur að ræða.

Andmælandi: Carsten Honerkamp, prófessor í eðlisfræði við RWTH Aachen háskóla. 

Leiðbeinendur: 

Hannes Jónsson, prófessor í eðlisefnafræði við HÍ og Stefan Blügel, prófessor í eðlisfræði við RWTH Aachen háskóla og forstöðumaður  Peter Grünberg stofnunarinnar og Institute for Advanced Simulation við rannsóknastofnunina í Jülich.

Doktorsnefnd: 

Unnar Arnalds, vísindamaður á Eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar, Stefan Blügel og Hannes Jónsson.

Doktorsvörn stýrði: Markus Morgenstern, prófessor í eðlisfræði við RWTH Aachen háskóla.

Ágrip:

Staðbundin segulástönd, svokallaðir einfarar, hafa agnaeiginleika og eru mikið rannsökuð í dag. Hægt væri að nota þau á ýmsan hátt en þau er líka áhugavert að kanna grundvallar eiginleika þeirra. Að mestu leiti er hægt að lýsa slíkum ástöndum með klassískum spuna-grindar líkönum.  Mikilvægt er að hafa skilvirkar aðferðir til að reikna út hina ýmsu eiginleika svo sem varmafræðilegan stöðugleika, líftíma, krítískan hraða, eiginhætti o.sv.frv. Þessi ritgerð fjallar um þróun aðferðafræði, innsetningu og beitingu nýs hugbúnaðar fyrir tölvureikninga á spunakerfum á atómskala.

Til að komast umfram það sem hægt er að gera með algengum aðferðum svo sem Monte Carlo og Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) tímaferlum, byggir ritgerðin á heilsteyptri framsetningu á 'geodesic nudged elastic band'

(GNEB) aðferðinni og kjörsveifilsnálgun á virkjunarástandskenningunni (HTST). 'Minimum mode following' (MMF) aðferðin til að finna fyrsta stigs söðulpunkta er útvíkkuð fyrir segulkerfi. Slíkar söðulpunktaleitir eru mikilvægar til að finna mögulega hvarfganga yfir breytingar úr einu segulástandi í annað sem er nauðsynlegur undanfari þess að meta hvarfhraða og þar með líftíma segulástanda. Með MMF aðferðinni var fundinn hvarfgangur þar sem skyrmeind skiptist upp í tvær skyrmeindir, eða öfugt - að tvær skyrmeindir renni saman í eina - og sýnt fram á að hægt væri að kalla fram slíkan hvarfgang í LLG reikningum á tímaframvindu þegar beitt er segulsviðspúlsi.

Hinar ýmsu aðferðir sem fjallað er um í ritgerðinni hafa verið innleiddar í nýjum hugbúnaðarpakka. Með skriftum og sjónrænu viðmóti sem og öfugri rauntíma myndgerfingu er auðvelt að nýta hinar ýmsu aðferðir og nýta sér kosti hverrar um sig. Innsetningunni, þar með samhliðavinnslunni, er lýst sem og lykil eiginleikum.

Hugbúnaðinum er beitt á ýmis krefjandi verkefni sem tengjast tví- og þrívíðum kerfum. Í tvívíðum kerfum eru skyrmeindir rannsakaðar með GNEB aðferðinni og GNEB aðferðin notuð til að finna skiptingu á skyrmeind. Fyrir þrívíð kerfi er sýnt fram á að ýmis flókin segulkerfi geta myndast, þar með nýtt þrívítt sgulkerfi sen við köllum 'globule'. Þetta ástand felur í sér tvö tengd einskaut, sem einnig eru kölluð Bloch punktar, og það getur verið stöðugt yfir mörg stikugildi og við ýmsar aðstæður.

Hubúnaðurinn sem lýst er í ritgerðinni gerir atómskala reikninga á segulkerfum auðvelda og felur í sér stórt skref til að nýtímavæða tól sem hægt er að nota í tölvureikningum á segulkerfum. Hann sameinar kosti þess að vera auðveldur í notkin og eykur aðgengi að nýrri- og endurbættri aðferðafræði.

Um doktorsefnið:  

Gideon Müller lauk B.S. prófi í eðlisfræði RWTH Aachen háskólann 20. september 2013.