W ramach projektu 2Dtronics koncentrujemy się na wybranych aspektach fizyki ciała stałego i magnetyzmu, rozwijając główną koncepcję spintroniki: skuteczną kontrolę stanu spinowego i jego wykorzystanie na równi z ładunkiem kwazicząstki. Skupiamy się na takich poddziedzinach elektroniki spinowej jak spin-orbitronika, magnonika i spintronika antyferromagnetyczna, w których istotną rolę ogrywają symetrie i właściwości topologiczne układów. Zajmujemy się badaniem nowatorskich materiałów będących podstawą dla zjawisk, w których topologiczna natura stanów kwazicząstek odgrywa zasadniczą rolę, umożliwiając występowanie zjawisk związanych z konwersją typu spin-ładunek. Naszym celem jest połączenie spinowych i dolinowych (ang. valley) stopni swobody z symetriami i topologicznymi właściwościami systemu. Takie podejście pozwoliłoby nam opisać i zaproponować zjawiska, które umożliwią wypracowanie nowych mechanizmów działania dla urządzeń elektronicznych i logicznych. Ponadto, chcemy zbadać obecność zjawisk ujawniających się w niskowymiarowych kwantowych układach magnetycznych, takich jak kondensat magnonowy Bosego-Einsteina i nadciekłość spinu, które są ważne zarówno z naukowego, jak i aplikacyjnego punktu widzenia. Inną ważną kwestią, którą poruszamy w naszym projekcie, jest wpływ oddziaływań wielociałowych w niskowymiarowych magnetycznych materiałach kwantowych.

Zadania w ramach projektu:

• Zestaw prac A: Teoria transportu elektronicznego i spinowego w materiałach kwantowych. Rola symetrii, pól zewnętrznych i geometrii systemu
• Zadanie 1.: Badanie hamiltonianów modeli opisujących topologicznie nietrywialne stany elektronowe w wybranych materiałach kwantowych 2D pod kątem możliwości manipulowania stopniami swobody kwazi-cząstek przez pola zewnętrzne
• Zadanie 2.: Teoretyczny opis zjawisk nieliniowych indukowanych topologicznie nietrywialną strukturą pasmową w wybranych układach 2D
• Zadanie 3.: Transport przez struktury hybrydowe składające się z materiałów kwantowych. Rola symetrii, pól zewnętrznych i geometrii układu
• Zadanie 4.: Obliczanie efektów magnetooptycznych, które można wykorzystać jako potężne narzędzie do badania struktury i zjawisk związanych z symetrią w materiałach magnetycznych

• Zestaw prac B: Magnonika i transport spinów w układach uporządkowanych magnetycznie
• Zadanie 1.: Określenie magnetooporu dla 1D ścian magnetycznych i 2D skyrmionów w metalicznych układach antyferromagnetycznych
• Zadanie 2.: Symulacje mikromagnetyczne kondensatu magnonowego Bosego-Einsteina (BEC) w układach antyferromagnetycznych. Badanie stabilności fazy BEC. Znalezienie równań ruchu dla nadcieczy magnonowych
• Zadanie 3.: Opracowanie teorii hybrydyzacji magnonono-plazmonowej i zastosowanie jej w ultraszybkim generowaniu prądu spinowego i pompowaniu spinu
• Zadanie 4.: Zunifikowana teoria transportu, w którym pośredniczą kwazicząstki o topologicznie nietrywialnych zależnościach dyspersyjnych