G5 Artikkeliväitöskirja
Competition and interplay between magnetism and superconductivity (2022)

Ojajärvi, R. (2022). Competition and interplay between magnetism and superconductivity [Doctoral dissertation]. University of Jyväskylä. JYU Dissertations, 500. http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9060-2

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Ojajärvi, Risto

eISBN: 978-951-39-9060-2

Lehti tai sarja: JYU Dissertations

eISSN: 2489-9003

Julkaisuvuosi: 2022

Sarjan numero: 500

Kirjan kokonaissivumäärä: 1 verkkoaineisto (88 sivua, 121 sivua useina numerointijaksoina)

Kustantaja: University of Jyväskylä

Kustannuspaikka: Jyväskylä

Julkaisumaa: Suomi

Julkaisun kieli: englanti

Pysyvä verkko-osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9060-2

Julkaisun avoin saatavuus: Avoimesti saatavilla

Julkaisukanavan avoin saatavuus: Kokonaan avoin julkaisukanava

Tiivistelmä

Tämä väitöskirja koostuu yhdeksästä julkaisusta sekä johdanto-osasta, joka käsittelee tutkimusten taustalla olevia suprajohtavuuden, magnetismin ja epätasapainotilojen teorioita. Väitöskirjaan sisällytetyt julkaisut voidaan jakaa kahteen kokonaisuuteen, joilla on joitain yhteisiä teemoja. Ensimmäisen kokonaisuuden julkaisut käsittelevät litteiden elektronisten vöiden (tasovöiden) fysiikkaa, ja erityisesti niillä tapahtuvia magnetismiin ja suprajohtavuuteen johtavia olomuodonmuutoksia. Ensimmäiseen kokonaisuuteen liittyvässä johdanto-osan luvussa esittelen suprajohtavuuden ja magnetismin teoreettisen perustan ja käsittelen tasovöiden erikoispiirteitä. Julkaisuissa muotoilemme elektronifononi- suprajohtavuuden teorian tasovyömallille, ja näytämme kuinka sen ennustukset eroavat BCS-mallin ennustuksista. Erityishuomion kohteena ovat hiilipohjaiset tasovyömateriaalit, esimerkiksi kierretty kaksitasografeeni, jolle näytämme että elektroni-fononi-vuorovaikutukseen perustuva suprajohtavuuden malli on yhteensopiva kokeellisten havaintojen kanssa. Tasovöiden taustalla vaikuttaa usein jokin topologinen ominaisuus. Tähän liittyen luokittelemme romboedrisesti ladotun hunajakennohilan topologisia transitioita. Toisen kokonaisuuden julkaisut käsittelevät suprajohtavaa spintroniikkaa. Yhtenä kantavana teemana näissä töissä on magneettinen läheisyysilmiö ja sen sovellutukset. Näytämme että tätä ilmiötä voidaan käyttää uudenlaisen lämpösähköisen säteilyilmaisimen kehittämiseksi. Toinen keskeinen teema on suprajohteen järjestysparametriin dynamiikkaan liittyvä Higgsin moodi, jonka ennustamme kytkeytyvän magneettisen läheisyysilmiön kautta uusilla tavoilla, jotka mahdollistavat sen sähköisen havaitsemisen. Kolmas keskeinen teema ovat suprajohtavuuden vaikutukset prekessoivan magnetisaation aikaansaamaan spinpumppaukseen. Tätä aihetta käsitellään eri näkökulmista neljässä julkaisussa, joissa ennustamme mm. spinpumppauksen tuottaman jäähdytyksen, jättimäisen spinakku-ilmiön, spinsupravirran tuottaman kytkennän kahden prekessoivan magneetin välillä, sekä spin–rata-vuorovaikutuksen välittämän kytkennän magnonien, magneettisten värähtelyiden, sekä Higgsin moodin välillä. Esittelen johdanto-osassa näiden ilmiöiden kuvailuun käytettävän epätasapainotilojen Keldysh-teorian sekä suprajohtavuuden kvasiklassisen teorian.

YSO-asiasanat: suprajohtavuus; magnetismi; spin (kvanttimekaniikka); väitöskirjat

Vapaat asiasanat: spintroniikka; kvasiklassinen formalismi; epätasapainotila; tasovyö

Liittyvät organisaatiot

OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2022