İki Boyutlu Malzemelerde Manyetik Skyrmion Fazları


Akıncı Ü.

IX. YOĞUN MADDE FİZİĞİ İZMİR TOPLANTISI, İzmir, Turkey, 13 May 2022, pp.8

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: İzmir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.8
  • Dokuz Eylül University Affiliated: Yes

Abstract

İki boyutlu manyetik malzemeler son dönem yoğun madde fiziği alanında bir hayli ilgi
çekmektedir. Bu malzemeler ilginç mekanik, elektrik ve optik özelliklerinin yanında manyetik
özellikleri ile de gerek deneysel gerekse teorik açıdan ilgi odağı olma durumunu sürdürmektedir.
Skyrmion kavramı 1960larda Skyrme tarafından parçacık fiziği alanında önerilmiştir [1]. Sonraları
farklı kimi sistemlerde de öngörülen ve gözlenen bu topolojik korunumlu quasi-parçacık yapıları,
manyetizmada da manyetik skyrmionlar adıyla topolojik olarak korunan spin karakterine sahip bir
quasi-parçacık olarak karşımıza çıkmıştır [2] ve deneysel olarak varlığı gösterilmiştir[3]. Manyetik
skyrmion yapıları, spin-yörünge çiftlenmesi ile ortaya çıkan Dzyalloshinskii-Moriya etkileşimi ile
sistemdeki değiş-tokuş etkileşimi ve dış manyetik alan arasındaki rekabetten kaynaklanmaktadır.
Dzyalloshinskii-Moriya etkileşimi inversiyon simetrisine sahip olmayan yapılarda ortaya çıkan
antisimetrik bir değiş-tokuş etkileşimidir [4]. Yakın geçmişe kadar, manyetik skyrmion fazlarının
ortaya çıkışında başrolü oynamasına rağmen, inversiyon simetrisine sahip kimi yapılarda da
manyetik skyrmion fazlarının ortaya çıkabileceği gösterilmiştir [5]. Kiral, polar ve bunalımlı
(frustrated) manyetik malzemelerde ortaya çıktığı bilinen bu fazın görüldüğü sistemler ailesi de bu
gelişme ile genişlemiştir.
Manyetik skyrmionların -diğer manyetik özelliklerin belirlenmesinde olduğu gibi- üzerindeki
bütünlüklü teorik çalışmalar, ancak yoğun madde fiziği ve istatistik fizik yöntemlerinin bir aradalığı
ile sağlıklı bir şekilde yapılabilir. Geleneksel mantık ve bellek cihazlarının yerini alabilecek
potansiyele sahip skyrmion yapıları aynı zamanda spintronik uygulamalarına da alternatif teşkil
edecek kimi uygulamalara sahiptir.
Bu konuşmada manyetik malzemelerde skyrmion fazlarına değinilerek, manyetik skyrmion
fazlarının belirlenmesi adına yoğun madde fiziği ve istatistik fizik yöntemlerinin nasıl bir arada
kullanıldığı kısaca verilecektir. Konuşmanın merkezini manyetik skyrmion fazlarının
belirlenmesinde istatistik fizik yöntemleri teşkil etmektedir. Bu anlamda, manyetik
Hamiltoniyenler tanıtılarak, manyetik parametrelerin yoğunluk fonksiyoneli teorisinden hesabı
verilecektir. Bu hesap yöntemlerinin çeşitli versiyonları incelenerek Monte Carlo simülasyonları
ve mikromanyetik simülasyonlar gibi istatistik fizik yöntemlerine değinilecektir. Son olarak bazı
malzemelerde gerçekleştirilen hesapların ilk sonuçları sunulacaktır.