RII Track-4: Terahertz Spintronics

RII Track-4:太赫兹自旋电子学

基本信息

  • 批准号:
    1833000
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-10-01 至 2022-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nontechnical Description Over the past decades terahertz (THz) technology has been an emerging research field with a wide range of technological applications. THz radiation falls between infrared and microwave radiation in the electromagnetic spectrum and can be used for a different types of material characterization. Standard THz sources require additional lenses; they tend to break down frequently and are relatively expensive. This project explores the interaction of light and matter on ultrafast time scales and aims to develop entirely new concepts for the generation of THz radiation. These new THz sources are based on spin-electronics and are more cost effective, can provide stronger THz light, and offer additional functionalities such as the directional emission of THz light. The developed emitters could be used in many other research fields for characterization purposes, and eventually lead to new discoveries. A variety of modern technologies such as security systems, non-deconstructive evaluation techniques, as well as biological and medical applications rely on THz technologies. Therefore, the demonstration of novel, powerful THz light sources and new THz sensing schemes may have a significant impact on our society as a whole, nationwide, and around the globe. Technical DescriptionThis project explores ultrafast spin physics and introduces a paradigm shift for terahertz (THz) technologies by utilizing the superiority of devices that exploit the electrons spin rather than its charge. The studies will enable a rigorous investigation of electron-, spin- and phonon-interaction on time scales of elementary scattering events and lead to the development of completely new THz sources and sensing schemes for THz detection. The developed THz emitters might also have a significant impact on other disciplines such as material characterization, biology, medicine and telecommunication. The first phase of this project is the creation of novel types of spintronics-based THz emitters that allow for an effective way to control THz properties such as amplitude, polarization, bandwidth, and foremost, the direction of THz waves using modern nanofabrication techniques. Furthermore, the THz properties of heterostructures exhibiting topological spin textures such as magnetic skyrmions and quantum materials will be explored. The second phase focuses on the ultrafast generation of spin currents using THz light. These ultrafast spin current bunches can be used to initiate an ultrafast demagnetization process in the magnetic multilayer opening up new perspectives for all-optical magnetic recording and provide new schemes for THz detection. The time-resolved THz spectroscopy setup at Argonne National Laboratory is the ideal tool to explore this research opportunity. Additional sample characterization techniques include magneto-optical Kerr effect, Brillouin light scattering spectroscopy, magnetometry, magnetotransport and microwave spectroscopy techniques.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术描述 在过去的几十年里,太赫兹(THz)技术一直是一个新兴的研究领域,具有广泛的技术应用。太赫兹辐射位于电磁波谱中的红外辐射和微波辐射之间,可用于不同类型的材料表征。标准太赫兹源需要额外的透镜;它们往往会经常发生故障并且相对昂贵。 该项目探索超快时间尺度上光与物质的相互作用,旨在开发产生太赫兹辐射的全新概念。这些新型太赫兹光源基于自旋电子学,更具成本效益,可以提供更强的太赫兹光,并提供额外的功能,例如太赫兹光的定向发射。开发的发射器可用于许多其他研究领域的表征目的,并最终带来新的发现。 安全系统、非解构评估技术以及生物和医学应用等各种现代技术都依赖于太赫兹技术。因此,新型、强大的太赫兹光源和新的太赫兹传感方案的展示可能会对我们整个社会、全国乃至全球产生重大影响。技术描述该项目探索超快自旋物理学,并利用利用电子自旋而不是电荷的设备的优越性,引入太赫兹(THz)技术的范式转变。这些研究将能够对基本散射事件时间尺度上的电子、自旋和声子相互作用进行严格研究,并导致开发全新的太赫兹源和用于太赫兹检测的传感方案。开发的太赫兹发射器还可能对材料表征、生物学、医学和电信等其他学科产生重大影响。该项目的第一阶段是创建新型基于自旋电子学的太赫兹发射器,它允许使用现代纳米加工技术有效地控制太赫兹特性,例如振幅、偏振、带宽,最重要的是控制太赫兹波的方向。此外,还将探索具有拓扑自旋纹理的异质结构(例如磁性斯格明子和量子材料)的太赫兹特性。第二阶段的重点是使用太赫兹光超快产生自旋电流。这些超快自旋电流束可用于启动磁性多层中的超快退磁过程,为全光磁记录开辟新前景,并为太赫兹检测提供新方案。阿贡国家实验室的时间分辨太赫兹光谱装置是探索这一研究机会的理想工具。其他样品表征技术包括磁光克尔效应、布里渊光散射光谱、磁力测定、磁输运和微波光谱技术。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Magnetization dynamics in artificial spin ice
人造旋转冰的磁化动力学
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/ab3e78
  • 发表时间:
    2019-10-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sergi Lendinez;M. Jungfleisch
  • 通讯作者:
    M. Jungfleisch
Principles of spintronic THz emitters
自旋电子太赫兹发射器原理
  • DOI:
    10.1063/5.0057536
  • 发表时间:
    2021-08-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wei;Charles Yaw Ameyaw;M. Doty;M. Jungfleisch
  • 通讯作者:
    M. Jungfleisch
Temperature-dependent anisotropic magnetoresistance and spin-torque-driven vortex dynamics in a single microdisk
单个微盘中温度相关的各向异性磁阻和自旋扭矩驱动的涡流动力学
  • DOI:
    10.1063/5.0006557
  • 发表时间:
    2020-06-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Lendínez;T. Polakovic;J. Ding;M. Jungfleisch;J. Pearson;A. Hoffmann;V. Novosad
  • 通讯作者:
    V. Novosad
Terahertz emission from magnetic thin film and patterned heterostructures
磁性薄膜和图案化异质结构的太赫兹发射
  • DOI:
    10.1117/12.2526194
  • 发表时间:
    2024-09-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Lendínez;Yi Li;Wei;Mojtaba Taghipour Kaffash;Qi Zhang;Wei Zhang;J. Pearson;R. Divan
  • 通讯作者:
    R. Divan
Spin-wave frequency division multiplexing in an yttrium iron garnet microstripe magnetized by inhomogeneous field
非均匀场磁化钇铁石榴石微带中的自旋波频分复用
  • DOI:
    10.1063/1.5127881
  • 发表时间:
    2019-10-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhizhi Zhang;Zhizhi Zhang;M. Vogel;J. Hol;a;a;M. Jungfleisch;Changjiang Liu;Yi Li;Yi Li;J. Pearson;R. Divan;Wei Zhang;Axel Hoffmann;Axel Hoffmann;Y. Nie;V. Novosad
  • 通讯作者:
    V. Novosad
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Matthias Jungfleisch其他文献

Matthias Jungfleisch的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Matthias Jungfleisch', 18)}}的其他基金

CAREER: Toward energy-efficient bio-inspired magnonic processing with nanomagnetic arrays
职业:利用纳米磁性阵列实现节能的仿生磁力处理
  • 批准号:
    2339475
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

面向小样本教育场景的学生知识追踪方法研究
  • 批准号:
    62307006
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多精度目标追踪的多模态统一模型
  • 批准号:
    62302328
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
三维黏弹性TTI介质中地震射线追踪及走时成像方法研究
  • 批准号:
    42304060
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于单像素探测的高速运动目标追踪与成像技术研究
  • 批准号:
    62305144
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
前额叶及其脑网络在儿童共情发展中的作用:计算建模与追踪研究
  • 批准号:
    32371103
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: GEO OSE Track 2: Project Pythia and Pangeo: Building an inclusive geoscience community through accessible, reusable, and reproducible workflows
合作研究:GEO OSE 第 2 轨道:Pythia 和 Pangeo 项目:通过可访问、可重用和可重复的工作流程构建包容性的地球科学社区
  • 批准号:
    2324302
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: GEO OSE Track 2: Developing CI-enabled collaborative workflows to integrate data for the SZ4D (Subduction Zones in Four Dimensions) community
协作研究:GEO OSE 轨道 2:开发支持 CI 的协作工作流程以集成 SZ4D(四维俯冲带)社区的数据
  • 批准号:
    2324711
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: GEO OSE Track 1: Facilitating Reproducible Open GeoScience
合作研究:GEO OSE 第 1 轨道:促进可重复的开放地球科学
  • 批准号:
    2324732
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Convergence Accelerator Track M: Bio-Inspired Design of Robot Hands for Use-Driven Dexterity
融合加速器轨道 M:机器人手的仿生设计,实现使用驱动的灵活性
  • 批准号:
    2344109
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF Convergence Accelerator Track K: Equity in water information for community capacity building
NSF 融合加速器轨道 K:社区能力建设的水信息公平
  • 批准号:
    2344375
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 27.21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了