Magnetic heat transport in low-dimensional quantum magnets

Promotie: mw. M. Otter, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Magnetic heat transport in low-dimensional quantum magnets

Promotor(s): prof.dr.ir. P.H.M. van Loosdrecht

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Warmtegeleiding optisch meten

In laag-dimensionale kwantummagneten wordt warmte voornamelijk langs één as verplaatst door middel van transport van magnetische energie. Verder zijn deze materialen elektrisch isolerend en is de warmtegeleiding langs de goede as vergelijkbaar met die van een metaal. Ze bieden nieuwe mogelijkheden voor het slim koelen van micro-elektronica. Wanneer warmte langs één as wordt afgevoerd, kan de dichtheid van componenten langs de andere assen groter zijn dan wanneer een drie-dimensionale warmtegeleider zou zijn gebruikt.

Dit onderzoek concentreert zich op twee materialen; de spinketen SrCuO2, waarin de magnetische structuur een keten vormt, en de spinladder Ca9La5Cu24O41, waarin deze een ladder vormt. Een nieuwe techniek is ontwikkeld om de warmtegeleiding optisch te meten, met als voordelen ten opzichte van een conventionele techniek dat het een zeer snelle techniek is, dat de minimale afstand waarover kan worden gemeten ordegroottes kleiner is en dat er tijdsopgelost kan worden gemeten. Naast metingen aan pure materialen, zijn er ook metingen gedaan in een realistische ‘device’ configuratie.

Het is gebleken dat de warmtegeleiding in de spinladdermaterialen sterk tijdsafhankelijk is ten gevolge van een zwakke interactie tussen de magnetische excitaties en de trillingen van het kristalrooster. Deze eigenschap kan gebruikt worden om op een directe manier de interactie tussen kristaltrillingen en magnetische excitaties te meten.

Marian Otter (Emmen, 1983) studeerde Nanoscience in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials en gefinancierd door het Europese NOVMAG project. Otter's nieuwe werkgever is ASML.