Tematika
A fizikus BSc képzés kvantummechanika, szilárdtest-fizika és statisztikus fizika kurzusaira alapozva a tárgy bevezetést nyújt a mágneses rendeződés, gerjesztések és transzport elméleti leírásába a nanoskálán. A tárgy az alábbi témaköröket fedi le: Atomi spin Hamilton-függvények és a kölcsönhatások típusai (Heisenberg-, Dzjalosinszkij- Moriya-kölcsönhatás, mágneses anizotrópia, szimmetria-megfontolások). A mikromágneses modell és kapcsolata az atomi leírással. Hosszútávú mágneses rend (ferromágnesség, antiferromágnesség, spinspirálok) és szolitonok (doménfalak, örvények, skyrmionok). Spinrendszerek dinamikája (Landau-Lifsic-Gilbert-egyenlet, termikus zaj). Mágnesesen rendezett rendszerek gerjesztései (lineáris spinhullám-elmélet, Mermin-Wagner-tétel). Topologikus magnonszigetelők. Magnon-magnon-kölcsönhatás Green-függvények alapján. Mágneses konfigurációk kölcsönhatása spinpolarizált árammal és hőmérsékletgradienssel (spintranszfer-forgatónyomaték, magnonikus spináram, transzverzális transzportegyütthatók). Metastabil mágneses konfigurációk élettartama. Fázisátalakulások (átlagtér-elmélet, spinhullám-kifejtés). Az előadáson bemutatott elméleti módszerek a gyakorlatokon számítógépes szimulációk során kipróbálásra kerülnek.
Órarendi információk (2025/2026/2)
Időpont és helyszín: kedd 16:15-17:45, F3M01
A félév folyamán előadások és gyakorlatok felváltva kerülnek sorra, összesen három gyakorlat lesz. A gyakorlatokon programozási feladatok kerülnek megoldásra, ehhez a hallgatóknak saját laptopot kell hozniuk, mert a teremben ezek nem állnak rendelkezésre.
Követelmények
A gyakorlaton szereplő feladatok megoldását be kell nyújtani a moodle felületen. Ezek a feladatok beadás előtt megbeszélésre kerülnek a gyakorlaton. Ez 50%-os súllyal számít bele az értékelésbe.
Az előadásokhoz kapcsolódó elméleti feladatok megoldását félév végéig be kell nyújtani a moodle felületen. Ez 50%-os súllyal számít bele az értékelésbe.
Ha a hallgató nem fogadja el a beadott feladatok alapján megajánlott jegyet, szóbeli vizsgán lehetősége van javítani.
Topics
Based on the quantum mechanics, solid-state physics and statistical physics courses of the Physics BSc curriculum, the course gives an introduction to the theoretical description of magnetic ordering, excitation and transport on the nanoscale. The course covers the following topics: Atomistic spin Hamiltonians and typess of interactions (Heisenberg and Dzyaloshinsky-Moriya interaction, magnetocrystalline anisotropy, symmetry considerations). Micromagnetic model and its connection to the atomistic description. Long-range magnetic order (ferromagnetism, antiferromagnetism, spin spirals) and solitons (domain walls, vortices, skyrmions). Dynamics of spin systems (Landau-Lifshitz-Gilbert equation, thermal noise). Excitations of magnetically ordered systems (linear spin-wave theory, Mermin-Wagner theorem). Topological magnon insulators. Magnon-magnon interaction based on Green's function theory. Interaction of magnetic configurations with spin-polarized currents and thermal gradients (spin-transfer torque, magnonic spin current, transversal transport coefficients). Lifetime of metastable magnetic configurations. Phase transitions (mean-field theory, spin-wave expansion). The theoretical concepts introduced in the lectures will be practiced in computer simulations during the exercises.
Schedule (2025/2026/2)
Time and place: Tuesday 16:15-17:45, F3M01
Lectures and exercises will be alternating during the semester, with three exercises taking place in total. Programming problems will be solved during the exercises, for which the students must bring their own laptops, since these are not available in the room.
Requirements
The solutions to the problems solved during the exercises has to be handed in over moodle. These problems will be discussed during the exercises. These problems have a 50% weight in the final evaluation.
The solutions of the theoretical problems connected to the lectures have to be handed in over moodle until the end of the semester. These problems have a 50% weight in the final evaluation.
If the student does not accept the recommended grade based on the solution, there is an option to obtain a grade in the oral exam instead.
A fizikus BSc képzés kvantummechanika, szilárdtest-fizika és statisztikus fizika kurzusaira alapozva a tárgy bevezetést nyújt a mágneses rendeződés, gerjesztések és transzport elméleti leírásába a nanoskálán. A tárgy az alábbi témaköröket fedi le: Atomi spin Hamilton-függvények és a kölcsönhatások típusai (Heisenberg-, Dzjalosinszkij- Moriya-kölcsönhatás, mágneses anizotrópia, szimmetria-megfontolások). A mikromágneses modell és kapcsolata az atomi leírással. Hosszútávú mágneses rend (ferromágnesség, antiferromágnesség, spinspirálok) és szolitonok (doménfalak, örvények, skyrmionok). Spinrendszerek dinamikája (Landau-Lifsic-Gilbert-egyenlet, termikus zaj). Mágnesesen rendezett rendszerek gerjesztései (lineáris spinhullám-elmélet, Mermin-Wagner-tétel). Topologikus magnonszigetelők. Magnon-magnon-kölcsönhatás Green-függvények alapján. Mágneses konfigurációk kölcsönhatása spinpolarizált árammal és hőmérsékletgradienssel (spintranszfer-forgatónyomaték, magnonikus spináram, transzverzális transzportegyütthatók). Metastabil mágneses konfigurációk élettartama. Fázisátalakulások (átlagtér-elmélet, spinhullám-kifejtés). Az előadáson bemutatott elméleti módszerek a gyakorlatokon számítógépes szimulációk során kipróbálásra kerülnek.
Órarendi információk (2025/2026/2)
Időpont és helyszín: kedd 16:15-17:45, F3M01
A félév folyamán előadások és gyakorlatok felváltva kerülnek sorra, összesen három gyakorlat lesz. A gyakorlatokon programozási feladatok kerülnek megoldásra, ehhez a hallgatóknak saját laptopot kell hozniuk, mert a teremben ezek nem állnak rendelkezésre.
Követelmények
A gyakorlaton szereplő feladatok megoldását be kell nyújtani a moodle felületen. Ezek a feladatok beadás előtt megbeszélésre kerülnek a gyakorlaton. Ez 50%-os súllyal számít bele az értékelésbe.
Az előadásokhoz kapcsolódó elméleti feladatok megoldását félév végéig be kell nyújtani a moodle felületen. Ez 50%-os súllyal számít bele az értékelésbe.
Ha a hallgató nem fogadja el a beadott feladatok alapján megajánlott jegyet, szóbeli vizsgán lehetősége van javítani.
Topics
Based on the quantum mechanics, solid-state physics and statistical physics courses of the Physics BSc curriculum, the course gives an introduction to the theoretical description of magnetic ordering, excitation and transport on the nanoscale. The course covers the following topics: Atomistic spin Hamiltonians and typess of interactions (Heisenberg and Dzyaloshinsky-Moriya interaction, magnetocrystalline anisotropy, symmetry considerations). Micromagnetic model and its connection to the atomistic description. Long-range magnetic order (ferromagnetism, antiferromagnetism, spin spirals) and solitons (domain walls, vortices, skyrmions). Dynamics of spin systems (Landau-Lifshitz-Gilbert equation, thermal noise). Excitations of magnetically ordered systems (linear spin-wave theory, Mermin-Wagner theorem). Topological magnon insulators. Magnon-magnon interaction based on Green's function theory. Interaction of magnetic configurations with spin-polarized currents and thermal gradients (spin-transfer torque, magnonic spin current, transversal transport coefficients). Lifetime of metastable magnetic configurations. Phase transitions (mean-field theory, spin-wave expansion). The theoretical concepts introduced in the lectures will be practiced in computer simulations during the exercises.
Schedule (2025/2026/2)
Time and place: Tuesday 16:15-17:45, F3M01
Lectures and exercises will be alternating during the semester, with three exercises taking place in total. Programming problems will be solved during the exercises, for which the students must bring their own laptops, since these are not available in the room.
Requirements
The solutions to the problems solved during the exercises has to be handed in over moodle. These problems will be discussed during the exercises. These problems have a 50% weight in the final evaluation.
The solutions of the theoretical problems connected to the lectures have to be handed in over moodle until the end of the semester. These problems have a 50% weight in the final evaluation.
If the student does not accept the recommended grade based on the solution, there is an option to obtain a grade in the oral exam instead.
- Teacher: Levente Rózsa
- Teacher: László Szunyogh