Bevezetés:
A pásztázó alagútmikroszkóp (STM) napjaink egyik leghasznosabb eszköze a legkülönbözőbb fizikai jelenségek vizsgálatára az atomi- és nanoméret tartományban. A mágneses kutatás számára fontos spin-polarizált STM kísérleti alkalmazása terén jelentős előrelépés történt az utóbbi 10-15 évben [ https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.1495 , https://doi.org/10.1088/0953-8984/26/39/394002 ]. Ennek során felületi komplex mágneses struktúrák (pl. frusztrált antiferromágnesek, spin spirálok, skyrmionok) feltérképezése és manipulálása vált lehetővé. Az ilyen rendszerek mágneses alapállapota és dinamikája meghatározható a számítógépes fizika keretein belül, pl. sűrűségfunkcionálelméleten alapú elektronszerkezet-számítás használatával, ill. erre épített spin dinamika szimulációs módszerekkel. A kapott mágneses struktúrák kísérletekkel való direkt összehasonlítása az STM szimuláció segítségével valósítható meg. Az alapkutatások célja nagy sűrűségű mágneses adattároláshoz szükséges jelenségek megértése.

Feladatok:
Az elvégzendő munka a BME TTK, Elméleti Fizika Tanszék, Nanomágnesség kutatócsoportjában történik. A jelölt feladata az STM szimuláció módszereinek elsajátítása (Tersoff-Hamann, Bardeen, Chen módszerek, többszörös szóráselméleti leírás, Keldysh formula), a csoportban nemrég kifejlesztett spin-polarizált STM kód (3D-WKB-STM) használatának megértése, ill. az STM tű lokális spin-polarizált árama által keltett vektor spin transzport mennyiségek (spin nyomaték és longitudinális spin áram) felhasználásával atomi spin dinamika szimulációk végzése a felületi topologikus mágnesek dinamikájának modellezésére. Tervben van az atomi spin dinamika kód továbbfejlesztése is.

Feladatok megoszlása: Elmélet 20%, Programozás 20%, Számítógépes szimulációk 60%.

Várható eredmények:
A hallgató megismerhet egy igen aktív és felívelő pályán lévő kutatási területet (topologikus mágnesség), amely lehetővé teszi a későbbiekben a nemzetközi kutatásba való aktív bekapcsolódást. Ezenkívül programozási képességeit fejlesztheti és előmenetelétől függően megismerhet különböző elektronszerkezet-számító programcsomagokat (SKKR, VASP, Quantum-Espresso), melyek ismerete későbbi munkájában rendkívül hasznosnak bizonyulhat.

További információ: https://wigner.hu/infopages/palotas.krisztian , http://www.phy.bme.hu/~palotas/pub.html