Camilo Ulloa

De meeste van de technologische apparaten die we in ons dagelijks leven gebruiken werken op de basis van elektronica. Het basisprincipe van elektronica is de beweging van elektronen door een (half)geleidend materiaal. Echter, door botsingsprocessen in het (half)geleidende materiaal, verliezen de elektronen kinetische energie, het verlies van deze energie wordt omgezet in warmte. Een van de grootste wetenschappelijke doorbraken van de laatste decennia is de ontwikkeling van de transistor. Een transistor is een elektronisch onderdeel, dat onder meer wordt gebruikt om elektronische signalen te versterken of te schakelen. De transistor heeft de ontwikkeling van computerchips mogelijk gemaakt. Deze vooruitgang heeft geleid tot onder meer de ontwikkeling van persoonlijke computers, mobiele telefoons, en touchscreens.

In 1965 voorspelde Gorden Moore dat het aantal transistoren in een ge¨ıntegreerde schakeling (een chip) zich elke twee jaar zouden verdubbelen. Dit is tegenwoordig bekend als Moore’s wet. De voorspellingen van Moore’s wet hielden stand gedurende 50 jaar, maar in het afgelopen decennium gaat de wet niet langer op. Terwijl de maat van de chips afneemt en het aantal transistoren binnen de chip toeneemt, wordt het controleren van de noodzakelijke elektrische stroom steeds lastiger door kwantumeffecten en het bovengenoemde warmteverlies. Dit zorgt voor urgentie wat betreft nieuwe aanpakken die zich niet baseren op de miniaturisering van de ge¨ıntegreerde schakelingen om effici¨entie te verbeteren.

Magnon spintronica is een veelbelovende oplossing voor deze belemmeringen. Het is gebaseerd op de interactie tussen elektronische spins in een metaal en de spins in een magnetisch materiaal, meestal door grensvlakken. In een magnetische isolator bewegen de elektronen niet, dit voorkomt het bovengenoemde verlies in warmte. Niettemin is het mogelijk om zowel de golfachtige perturbaties van de magnetische orde, beter bekend als magnonen, als de spinstromen te gebruiken voor het transporteren van informatie.

In dit proefschrift analyseren we verschillende aspecten van magnon spintronica in zowel ferromagnetische isolatoren evenals in antiferromagnetische materialen, grenzend aan metalen. We onderzochten de eigenschappen van de verschillende fasen van magnonische systemen, zoals de quantum magnon Mott insulator en het hydrodynamische regime met de aanwezigheid van viscositeit in een magnon vloeistof. Daarnaast bestudeerden zowel we hoe we antiferromagnetische systemen kunnen gebruiken om spinstromen te genereren als reactie op mechanische vervormingen, als hoe Bose-Einstein-condensatie van excitonen kan worden bereikt door de interactie tussen elektronen en antiferromagnetisch magnonen.