Modeling interface disorder effects on the spin transport through an antiferromagnetic insulator
Antiferromagnetische Isolatoren (AFIs) haben mehrere Eigenschaften, die nützlich für Anwendungen in der Spintronik sein können: das Fehlen joulscher Wärme beim Spintransport, ihre schnellere Dynamik im Vergleich zu ferromagnetischen Isolatoren (FI) und die fehlende Kopplung an Magnetfelder. Aktuelle Experimente zeigen zudem, dass eine dünne AFI-Schicht den Spintransport vom FI Yttrium-Eisen-Granat (YIG) zu einem Metall wie Platin verbessern kann.
Der Kopplungsmechanismus an den Grenzflächen ist in bisherigen Modellen jedoch noch nicht detailliert untersucht worden. Die Wechselwirkung zwischen den zwei Seiten der Grenzschicht wurde durch einen effektiven Parameter in den Modellen beschrieben. Allerdings weisen experimentellen Ergebnisse, insbesondere die Varianz von Probe zu Probe und die Tatsache, dass mit polykristallinen AFI Schichten bisher der stärkste Spintransport erreicht wurde, darauf hin, dass die genaue Beschaffenheit der AFI Schicht- und bei sehr dünnen Schichten heißt das insbesondere die Beschaffenheit der Grenzfläche - den Spintransport mitbestimmen. Die Beschaffenheit der Grenzschicht lässt sich dabei nicht mit einem einzelnen Parameter beschreiben. Die zentrale Frage des hier vorgeschlagenen Projekts ist, ob Unordnung an der Grenzschicht den Spintransport behindert oder unterstützt. Konkret untersucht werden sollen
(i) die Richtungsabhängigkeit des Spintransports in AFIs, insbesondere in NiO,
(ii) ein Modell, welches die Rauheit der Grenzfläche, durch eine Grenzflächen-Austauschwechselwirkung mit zufälligen Anteilen darstellt, und
(iii) die Streuung an Kristalldefekten.
Zur Berechnung des Spinstroms durch die Grenzflächen, auch in höherer als erster Ordnung in der Grenzflächenkopplung, wird der Formalismus der Greenschen Funktionen auf magnonischen Transport im AFI erweitern werden. Die Übertragung von Methoden, die für den elektrischen Transport durch raue Grenzflächen entwickelt wurden, werden die Berücksichtigung der Unordnung an den AFI-Grenzflächen ermöglichen.
Eine erfolgreiche Bearbeitung des Projekts wird in wichtige Erkenntnisse über die Kopplung an der Grenzfläche resultieren. Daraus werden Empfehlungen für die Präparation der entsprechenden Grenzflächen im Experimente folgen, da die Auswirkung etwa von der Rauheit der Grenzfläche auf den Spintransport bekannt sein werden. Darüber hinaus wird eine theoretische Methode zur Verfügung stehen, mit der weitere Berechnungen zu Spintransport in AFIs oder in mehrlagigen Systemen durchgeführt werden können, z. Bsp. solche, die Quanteneffekte beim magnonischen Spintransport untersuchen wollen.
- WG Belzig (Theoretische Physik mit SP Quantentransport)
| (2023): Protectiveness of NAM-based hazard assessment : which testing scope is required? Alternatives to Animal Experimentation : ALTEX. Springer Spektrum. ISSN 1868-596X. eISSN 1868-8551. Available under: doi: 10.14573/altex.2309081 |
Hazard assessment (HA) requires toxicity tests to allow deriving protective points of departure (PoDs) for risk assessment irrespective of a compound’s mode of action (MoA). The scope of in vitro test batteries (ivTB) thereby necessitated for systemic toxicity is still unclear. We explored the protectiveness regarding systemic toxicity of an ivTB with a scope, which was guided by previous findings from rodent studies, where examining six main targets, including liver and kidney, was sufficient to predict the guideline scope-based PoD with high probability. The ivTB comprises human in vitro models representing liver, kidney, lung and the neuronal system covering transcriptome, mitochondrial dysfunction and neuronal outgrowth. Additionally, 32 CALUX®- and 10 HepG2 BAC-GFP reporters cover a broad range of disturbance mechanisms. Eight compounds were chosen for causing adverse effects such as immunotoxicity or anemia in vivo, i.e., effects not directly covered by assays in the ivTB. PoDs derived from the ivTB and from oral repeated dose studies in rodents were extrapolated to maximum unbound plasma concentrations for comparison. The ivTB-based PoDs were one to five orders of magnitude lower than in vivo PoDs for six of eight compounds, implying that they were protective. The extent of in vitro response varied across test compounds. Especially for hematotoxic substances, the ivTB showed either no response or only cytotoxicity. Assays better capturing this type of hazard would be needed to complement the ivTB. This study highlights the potentially broad applicability of ivTBs for deriving protective PoDs of compounds with unknown MoA. Origin (projects) |
| Name | Finanzierungstyp | Kategorie | Project no. |
|---|---|---|---|
| Sachbeihilfe/Normalverfahren | third-party funds | research funding program | 457/19 |
| Period: | since 28.02.2022 |