Modélisation d'une diode magnonique basée sur la non-réciprocité des ondes de spin dans les nanofils et les nanotubes // Modeling of a magnonic diode based on spin-wave non-reciprocity in nanowires and nanotubes

Ce projet de doctorat porte sur le phénomène émergent de non-réciprocité des ondes de spin dans les fils magnétiques cylindriques, de leurs propriétés fondamentales jusqu'à leur exploitation pour la réalisation de dispositifs à base de diodes magnoniques. Des expériences préliminaires menées dans notre laboratoire SPINTEC sur des fils cylindriques, avec une aimantation axiale dans le cœur et azimutale à la surface du fil, ont révélé un effet asymétrique géant (courbes de dispersion asymétriques avec des vitesses et des périodes différentes pour les ondes se propageant vers la gauche et vers la droite), créant même une bande interdite pour une direction de mouvement donnée, liée à la circulation de la magnétisation (vers la droite ou vers la gauche). Cette situation particulière n'a pas encore été décrite théoriquement ni modélisée, ce qui constitue un terrain inexploré et prometteur pour ce projet de doctorat. Pour modéliser la propagation des ondes de spin et dériver les courbes de dispersion pour un matériau donné, nous prévoyons d'utiliser divers outils numériques : notre logiciel micromagnétique 3D par éléments finis feeLLGood et le logiciel 2D open source TetraX dédié aux calculs de modes propres et spectres associés. Ce travail sera mené en étroite collaboration avec des expérimentateurs, dans le but à la fois d'expliquer les résultats expérimentaux et d'orienter les futures expériences et les axes de recherche.
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This PhD project focuses on the emerging phenomenon of spin wave non-reciprocity in cylindrical magnetic wires, from their fundamental properties, to their exploitation towards realizing magnonic diode based devices. Preliminary experiments conducted in our laboratory SPINTEC on cylindrical wires, with axial magnetization in the core and azimuthal magnetization on the wire surface, revealed a giant non-symmetrical effect (non-symmetrical dispersion curves with different speeds and periods for left- and right-propagating waves), up to an extent of creating a band gap for a given direction of motion, related to the circulation of magnetization (right or left). This particular situation has not been yet described theoretically or modeled, which sets an unexplored and promising ground for this PhD project. To model spin-wave propagation and derive dispersion curves for a given material we plan to use different numerical tools: our in-home 3D finite element micromagnetic software feeLLGood and open source 2D TetraX package dedicated to eigen modes spectra calculations. This work will be conducted in tight collaboration with experimentalists, with a view both to explain experimental results and to guide further experiments and research directions.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DEPHY
Laboratoire : Laboratoire Spintec
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : FRUCHART Olivier
Organisme : CNRS
Laboratoire : IRIG-Spintec
URL : https://www.spintec.fr/staff-view/gusakova-daria/
URL : https://www.spintec.fr/research/theory-simulation/
URL : https://www.spintec.fr/research/spin-textures/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Service : DEPHY

solid state physics, nanomagnetism, spintronics, coding skills, affinity for modeling