İki Boyutlu Yeni Altermanyetik Malzemelerin Elde Edilmesi ve Skyrmionların Varlığının İncelenmesi

Akıncı Ü. (Yürütücü), Aktürk E., Yüksel Y., Ekiz C., Üzengi Aktürk O.

TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2025 - 2028

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Başlama Tarihi: Kasım 2025
Bitiş Tarihi: Mayıs 2028

Proje Özeti

Son yıllarda, iki boyutlu (2D) manyetik van der Waals (vdW) malzemeler üzerine yapılan araştırmalar büyük bir ivme kazanmış olup, özellikle altermanyetik (AM) sistemler yeni ve heyecan verici bir araştırma alanı olarak öne çıkmaktadır. Geleneksel ferromanyetik ve antiferromanyetik malzemelerden farklı olarak, altermanyetiklerde hem zaman hem de uzaysal ters simetrilere sahip özel spin yapıları gözlenmekte, bu da onları spintronik ve manyetik kuantum teknolojileri açısından potansiyel adaylar haline getirmektedir. Bu bağlamda, bu proje, iki boyutlu (2D) van der Waals (vdW) heteroyapılarında altermanyetik (AM) özelliklerin varlığını belirlemeyi ve bu sistemlerde skyrmiyon oluşumu ile dinamiklerini incelemeyi amaçlamaktadır. Skyrmiyonların, geleneksel ferromanyetik sistemlerde incelenmesine rağmen, altermanyetik sistemlerde nasıl davrandıkları büyük ölçüde keşfedilmemiştir. Bu nedenle, momentum-bağımlı spin bölünmesi ve manyetik simetri özellikleri açısından AM vdW heteroyapılarının skyrmiyon taşıyıp taşıyamayacağı analiz edilecektir. Altermanyetik malzemelerin eşsiz simetri özellikleri nedeniyle, yeni kuasiparçacık özellikleri ortaya çıkabilir. Bu proje, manyetik kuantum teknolojileri ve spintronik uygulamalar için yeni nesil altermanyetik malzemelerin keşfine katkı sağlayacaktır.

Proje kapsamında yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları ve spin dinamik simülasyonları kullanılacaktır. VASP kullanılarak AFM vdW heteroyapılarının manyetik değiş-tokuş etkileşimleri, manyetik anizotropi enerjisi (MAE) ve Dzyaloshinskii-Moriya Etkileşimi (DMI) gibi parametreleri hesaplanacaktır. Monte Carlo ve mikromanyetik simülasyonlarla skyrmiyon stabilitesi incelenecektir. Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) denklemleri çözülerek skyrmiyonların akım altında nasıl hareket ettiği analiz edilecektir. Proje, DFT hesaplamaları ve spin dinamik simülasyonları aşamalarını içeren üç temel bileşenden oluşacaktır.İlk olarak 2D MnPS₃/MnPSe₃, CrCl₃ / CrI₃ , MnBi₂Te₄/Bi₂Te₃, FePS₃ / NiPS₃, NiI2/WTe2, MnPSe2/PtSe2, RuO2/MoTe2 ve VSe2/Pt malzemelerinden yararlanarak, yeni 2D altermanyetik özeliğe sahip malzemelerin elde edilmesi planlanmaktadır. Ek olarak, dış elektrik alan, mekanik gerilme (strain) ve zamana bağlı manyetik alan uygulanarak, bu dış etkenlerin altermanyetik vdW heteroyapıların oluşmasına katkısı ve elde edilen AM malzemelerde skyrmiyon stabilitesi, dinamikleri ve manyetik faz geçişleri üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenecektir.

Bu proje kapsamında elde edilecek sonuçlar, spintronik uygulamalar için önemli bir referans kaynağı oluşturacaktır. Çalışma, literatüre yeni altermanyetik sistemler kazandırarak, AM malzemelerde skyrmion oluşumunun hangi faktörlerden etkilendiğine dair kapsamlı bir bilgi sunacaktır. Böylece, bu alandaki çok işlevli malzeme tasarımı çalışmalarına ve deneysel araştırmalara yön vererek yeni yaklaşımların geliştirilmesine katkı sağlayacaktır. Proje, bir yüksek lisans ve bir doktora öğrencisinin katılımıyla, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi’nden Prof. Dr. Olcay Üzengi Aktürk, Prof. Dr. Cesur Ekiz ve Dokuz Eylül Üniversitesi’nden Prof. Dr. Yusuf Yüksel ile işbirliği içinde yürütülecek olup, toplam 30 ay sürecektir. Araştırmadan elde edilen bulguların, ilk yıldan itibaren uluslararası dergilerde yayımlanması ve ulusal/uluslararası konferanslarda sunulması hedeflenmektedir. Ek olarak, konuyla ilgili bir çalıştay düzenlenerek genç bilim insanlarının bu alanda bilgi edinmesi ve araştırmalarını ilerletmesi teşvik edilecektir.