Spin dynamics mediated by non equilibrium electrons

Abstract

Esta tesis se centra en el estudio de la dinámica de espín de un dispositivo electrónico compuesto por dos moléculas de alto espín sometidas a un voltaje de polarización a través de dos electrodos. Encontramos que la configuración de no equilibrio inducida por el voltaje de polarización genera una interacción efectiva entre los espines. Además, descubrimos que la intensidad e incluso el signo de esas interacciones pueden controlarse mediante el voltaje de polarización. Además, el sistema presenta una naturaleza estocástica que estudiamos me- diante la ecuación de Langevin y la ecuación de Fokker-Planck. En el primer capítulo, presentamos los conceptos esenciales para estudiar y comprender este sistema en particular. Aquí explicamos la diferencia entre los conocidos Torque de trans- ferencia de espín y Torque de espín-órbita, junto con una breve introducción al formalismo Keldysh para sistemas fuera del equilibrio. El segundo capítulo presenta la derivación microscópica de las interacciones, disipaciones y correlaciones efectivas que describen la dinámica de espín del sistema con una ecuación estocástica. Aquí incluimos una interacción dependiente de espín para modelar el acompla- miento de espín-órbita en el dispositivo, que introduce disipación anisotrópica junto con la disipación de Gilbert. Además, encontramos tres interacciones efectivas que unen la dinámica entre los espines anteriormente libres. En el tercer capítulo, estudiamos el valor promedio de la dirección del espín para el caso específico en el que la dirección de un espín se mantiene fija. Encontramos que, al aumentar el voltaje, el sistema puede cambiar de una configuración ferromagnética a una antiferromag- nética. También encontramos que un acoplamiento de espín-órbita lo suficientemente fuerte puede cambiar la dirección preferida debido a la interacción Dzyaloshinskii-Moriya.