Föstudaginn 13. september ver Pavel Bessarab doktorsritgerð sína í efnafræði. Ritgerðin ber heitið: Kennileg lýsing á stöðugleika og umbreytingum segulástanda (e. Theoretical description of stability and transitions between magnetic states )
Andmælendur verða Prof. Pieter Visscher, University of Alabama og Prof. Björgvin Hjörvarsson, Uppsala universitet.
Aðalleiðbeinandi við verkefnið var Hannes Jónsson, prófessor við Háskóla Íslands. Aðrir í doktorsnefnd voru: Viðar Guðmundsson, prófessor við Háskóla Íslands og Sveinn Ólafsson, vísindamaður við Raunvísindastofnun Háskólans.
Hafliði Pétur Gíslason deildarforseti Raunvísindadeildar stýrir athöfninni.
Útdráttur:
Nútíma tækni hefur gert það mögulegt að búa til, mæla og stjórna segulkerfum á nanóskala. Þegar tvö eða fleiri spunaástönd eru til staðar er hægt að nota slík kerfi til að skrá upplýsingar. Nýlegar tilraunir hafa sýnt að umskipti milli stöðugra segulástanda geta átt sér stað vegna varmaörvunar. Beinir reikningar á tímaframvindu í slíkum kerfum eru ógerlegir þegar ástöndin eru sæmilega stöðug því umskiptin eru þá fágætir atburðir miðað við titring segulvigranna. Þessi ólíki tímaskali gerir það hinsvegar mögulegt að beita tölfræðilegum aðferðum frekar en beinum reikningum á tímaframvindu. Í ritgerðinni er slík hraðafærði þróuð fyrir segulkerfi með mörgum breytistærðum. Aðferðin felur í sér reikninga á lágmarksorkuferlum til að ákvarða virkjunarorku og gang segulhvarfsins. Áhrif hitastigs eru í samræmi við líkingu Arrheniusar þar sem virkjunarorkan ákvarðast af hámarksorkunni eftir lágmarksorkuferlinum og forexpónentialþátturinn ákvarðaðast af krappa orkuyfirborðins. Seguleiginleikum kerfa með 3d rafeindir er lýst með Alexander-Anderson líkaninu fyrir dreifðar rafeindir. Setning um kraftana sem verka á segulvigrana er sönnuð fyrir þetta líkan. Aðferðinni er síðan beitt í rannsóknum á umskiptum á seglun járn nanóeyja á W(110) yfirborði, bæði með Alexander-Anderson líkaninu og Heisenberg líkani. Ítarlegur samanburður er gerður á reikningunum og mæliniðurstöðum og útskýring gefin á því hvernig hraði segulhvarfanna er háður stærð og lögun nanóeyjanna.
Frekari upplýsingar um rannsóknarverkefnið má finna á slóðinni http://theochem.org/RIR/PFBthesis
Pavel Bessarab will defend his doctoral thesis in chemistry on Friday 13th of september. The thesis is titled: Theoretical description of stability and transitions between magnetic states.
Opponents are Prof. Pieter Visscher, University of Alabama and Prof. Björgvin Hjörvarsson, Uppsala universitet.
Supervisor was Hannes Jónsson, Professor at the University of Iceland. Other members of the doctoral committee are Viðar Guðmundsson, Professor at the University of Iceland and Sveinn Ólafsson, Research Professor at the Science Institute.
Abstract:
Modern technology has made it possible to create, study and control magnetic systems at the nanoscale. Systems with two or more spin states are of particular interest since they can, in principle, be used for magnetic recording. Recent experiments have shown that transitions between stable magnetic states could be induced by thermal agitation. A direct dynamical simulation of the spin transitions is intractable if the states are reasonably stable due to the fact that the transitions are extremely rare events on the time scale of oscillations of the magnetic moments. The separation of time scales makes it possible, however, to use a statistical approach rather than a purely dynamical one. We present the development and implementation of such a rate theory capable of describing thermally activated transitions in magnetic systems with many degrees of freedom. The method involves a calculation of the minimum energy path which is needed for finding the activation energy barrier and revealing the mechanism of the spin transition. Arrhenius dependence of the transition rate on temperature is predicted with an activation energy barrier given by the energy maximum along the minimum energy path and pre-exponential factor defined by the curvature of the multidimensional energy surface as a function of orientation of magnetic moments. The magnetism of 3d-metal systems is described within the Alexander-Anderson model of itinerant electrons. Magnetic force theorem is proved within this model. The approach is applied to the study of magnetization reversal in nanoscale islands of Fe- atoms on a W(110) surface, within both the non-collinear extension of the Alexander- Anderson model as well as a simple Heisenberg model. Detailed comparison with experimental measurements is made and an explanation given for the observed trends in the transition rate as a function of size and shape of the nano-islands.
Further information can be found at http://theochem.org/RIR/PFBthesis