Stability of magnetic skyrmions in ultrathin films

Fundamental aspects of the stability of magnetic skyrmions have been studied with atomistic spin simulations based on an extended Heisenberg model parameterised by first-principles calculations in the ultrathin film system Pd/Fe/Ir(111). The atomistic model contains exchange interaction beyond nearest neighbours, Dzyaloshinskii-Moriya interaction, magnetocrystalline anisotropy and the Zeeman interaction. The minimum energy paths of skyrmion creation and annihilation are calculated with the geodesic nudged elastic band method. By comparison of the fully parameterised model with an effective nearest neighbour approximation of exchange interaction it is shown, how exchange frustration can enhance the energy barriers of metastable skyrmions and antiskyrmions, improving their stability against a collapse into the ferromagnetic state. The prefactor in the Arrhenius-law for skyrmion collapse is calculated within transition state theory and is demonstrated to be strongly affected by external magnetic fields and system parameters. By decomposing the prefactor, localised low-energy eigenmodes of the skyrmion state are identified to be responsible for this effect. A novel skyrmion transition mechanism is predicted by the atomistic spin simulations and confirmed by comparison to recent experimental measurements. The energy barrier and prefactor of this mechanism, coined the chimera transition mechanism, is analysed and compared to the conventional radial symmetric collapse mechanism. For this purpose, the mode following method is introduced. It allows the analysis of low-energy eigenmodes beyond the harmonic and Goldstone mode approximation and the calculation of skyrmion and antiskyrmion lifetimes in temperature regimes and via transition mechanisms not accessible previously.Grundlegende Aspekte der Stabilität von magnetischen Skyrmionen werden mit atomistischen Spinsimulationen im Ultradünnschichtsystem Pd/Fe/Ir(111) auf der Basis eines erweiterten Heisenbergmodells untersucht. Das Modell wird durch first-principles Methoden parametrisiert und berücksichtigt die Austauschwechselwirkung über nächste Nachbarn hinaus, die Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkung, die magnetokristalline Anisotropie und die Zeeman Wechselwirkung. Die Pfade minimaler Energie zur Erzeugung und Vernichtung von Skyrmionen und Antiskyrmionen werden mithilfe der geodesic nudged elasic band Methode berechnet. Durch den Vergleich mit einer effektiven Nächstenachbarnäherung der Austauschwechselwirkung wird gezeigt, wie Austauschfrustration die Energiebarrieren von metastabilen Skyrmionen und Antiskyrmionen und damit ihre Stabilität gegenüber dem Kollapse in den ferromagnetischen Zustand erhöht. Der Vorfaktor eines Arrhenius-Gesetzes für den Skyrmionkollapse wird innerhalb der transition state theory berechnet, was eine starke Abhängigkeit des Vorfaktors von der Magnetfeldstärke und der Wechselwirkungsparameter offenbart. Durch Zerlegung des Vorfaktors in seine Bestandteile werden lokalisierte, niederenergetische Eigenmoden des Skyrmionzustandes als Ursache für diese Effekte identifiziert. Der Chimeraübergang, ein neuer Mechanismus zur Skyrmionvernichtung, wird mit atomistischen Spinsimulationen vorhergesagt und durch den Vergleich mit experimentellen Messungen bestätigt. Die Energiebarrieren und Vorfaktoren des Chimeraübergangs werden analysiert und mit dem konventionellen, radialsymmetrischen Kollapsemechanismus verglichen. Für diesen Zweck wird die mode following Methode eingeführt. Sie erlaubt die Analyse der niederenergetischen Eigenmoden jenseits der harmonischen und Goldstonemoden Näherung, sowie die Berechnung von Skyrmionen- und Antiskyrmionenlebenszeiten in Temperaturbereichen und für Übergangsmechanismen, die zuvor nicht zugänglich waren

Stratified medicine: methods for evaluation of predictive biomarkers

Background: Stratified medicine was defined as the use of biomarkers to select patients more likely to respond to a treatment or experience an adverse event. Alms: To investigate the hypothesis that there is a mismatch between the theoretical proposals and practice of predictive biomarker research, focusing on the clinical utility stage. Methods: Methodological research was identified in a systematic review of frameworks for staged evaluation of predictive biomarkers. Actual research supporting 50 real cases identified in European Medicines Agency licensing was analysed. A case study of recent research into ERCC l in non-small cell lung cancer was undertaken. Existing discrepancies between the theory and practice were identified and possible reasons and consequences of these were discussed. Findings: A mismatch between theory and practice was identified. It appeared to be a result of both the practice not following some theoretical requirements, and the underdevelopment of methodology for certain situations. Areas of clinical research with insufficient relevant methodology were identified. Conclusions: The major research priorities identified in this thesis were development of a clear hierarchy of biomarker research designs and development of methodology related to the biomarker threshold

Trochoidal motion and pair generation in skyrmion and antiskyrmion dynamics under spin-orbit torques

Skyrmions and antiskyrmions in magnetic ultrathin films are characterised by a topological charge describing how the spins wind around their core. This topology governs their response to forces in the rigid core limit. However, when internal core excitations are relevant, the dynamics become far richer. We show that current-induced spin-orbit torques can lead to phenomena such as trochoidal motion and skyrmion-antiskyrmion pair generation that only occurs for either the skyrmion or antiskyrmion, depending on the symmetry of the underlying Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Such dynamics are induced by core deformations, leading to a time-dependent helicity that governs the motion of the skyrmion and antiskyrmion core. We compute the dynamical phase diagram through a combination of atomistic spin simulations, reduced-variable modelling, and machine learning algorithms. It predicts how spin-orbit torques can control the type of motion and the possibility to generate skyrmion lattices by antiskyrmion seeding

Können Scores und Streptokokkenschnelltests die diagnostische Unsicherheit von Hausärzten bei Halsschmerzpatienten reduzieren?

In einer dreiarmigen, cluster-randomisierten, kontrollierten Interventionsstudie wurde der Einfluss der DEGAM-Leitlinie Halsschmerzen mit Empfehlung des Centor- und McIssac Scores und einer modifizierten Leitlinie mit zusätzlichen Schnelltest bei hohen Scorewerten auf die Häufigkeit der Verdachtsdiagnose Gruppe-A-Streptokokken bei Patienten mit Halsschmerzen in hausärztlicher Praxis untersucht und mit einer Kontrollgruppe vergliechen. Die Hypothesen, dass die diagnostische Aussagekraft des hausärztlichen Urteils beim Vorgehen nach der DEGAM-Leitlinie signifikant höher liegt als in der Kontrollgruppe und dass der Einsatz eines Routine-Streptokokken-Schnelltests die diagnostische Aussagekraft weiter signifikant erhöht, konnten nicht bestätigt werden

Die Berücksichtigung der energetischen Gebäudequalität bei der Festlegung von Angemessenheitsgrenzen für die Kosten der Unterkunft und Heizung nach dem Sozialgesetzbuch

DIE BERÜCKSICHTIGUNG DER ENERGETISCHEN GEBÄUDEQUALITÄT BEI DER FESTLEGUNG VON ANGEMESSENHEITSGRENZEN FÜR DIE KOSTEN DER UNTERKUNFT UND HEIZUNG NACH DEM SOZIALGESETZBUCH Die Berücksichtigung der energetischen Gebäudequalität bei der Festlegung von Angemessenheitsgrenzen für die Kosten der Unterkunft und Heizung nach dem Sozialgesetzbuch / Malottki, Christian von (Rights reserved) ( -

Competition of Dzyaloshinskii-Moriya and higher-order exchange interactions in Rh/Fe atomic bilayers on Ir(111)

Using spin-polarized scanning tunneling microscopy and density functional theory we demonstrate the occurrence of a novel type of noncollinear spin structure in Rh/Fe atomic bilayers on Ir(111). We find that higher-order exchange interactions depend sensitively on the stacking sequence. For fcc-Rh/Fe/Ir(111) frustrated exchange interactions are dominant and lead to the formation of a spin spiral ground state with a period of about 1.5 nm. For hcp-Rh/Fe/Ir(111) higher-order exchange interactions favor a double-row wise antiferromagnetic or "uudd" state. However, the Dzyaloshinskii- Moriya interaction at the Fe/Ir interface leads to a small angle of about 4{\deg} between adjacent magnetic moments resulting in a canted "uudd" ground state

Grün als Wohnwunsch

Grünstrukturen leisten einen wichtigen Beitrag für die Wohn- und Lebensqualität in Städten. Dieser Beitrag untersucht, welche Rolle ein grünes Wohnumfeld für Wohnstandortpräferenzen spielt und wie sich Präferenzen für wohnortnahe Grünstrukturen zwischen einzelnen Zielgruppen unterscheiden. Grundlage ist eine Metaanalyse der von BPD Immobilienentwicklung zwischen 2019 und 2021 auf bundesweiter und regionaler Ebene durchgeführten Befragungen von über 25.000 Haushalten. Die Ergebnisse zeigen, dass der eigene Garten einen zentralen Grund darstellt, warum viele das Einfamilienhaus im Grünen präferieren. Auch wird deutlich, dass sich private und öffentliche Grünflächen aufgrund unterschiedlicher Funktionen nicht vollständig substituieren lassen, sondern vielmehr einen ergänzenden Charakter haben