Лабораторія магнітних матеріалів №06

ІСТОРІЯ         НАУКОВА ДІЯЛЬНІСТЬ         СПІВРОБІТНИКИ

Завідувач лабораторії – чл.-кор. НАН України, д. ф.-м. н. Борис Іванов

Історія лабораторії

Лабораторія № 06 існує в Інституті магнетизму з 2007 року. Це був час становлення та швидкого розвитку нанофізики магнетиків. Тоді стало зрозуміло, що топологічно-нетривіальні неоднорідні стани намагніченості (солітони) в магнетиках, такі як доменні стінки, магнітні вихори та багато інших, є природними нанооб'єктами і можуть знайти застосування в різних системах запису та обробки інформації з високою щільністю. Крім того, розвиток фемтомагнетизму – нового напряму у фізиці магнетизму, пов'язаного з використанням фемтосекундних лазерних імпульсів для збудження та аналізу спінової динаміки, показав величезні можливості антиферомагнетиків для реалізації надшвидкої (в масштабах одиниць пікосекунд) динаміки спінів і відповідного підвищення (в десятки та сотні разів) швидкодії систем магнітної електроніки.

Метою лабораторії від початку її існування був випереджальний розвиток теорії спінової динаміки нанооб'єктів, зокрема, надшвидкої спінової динаміки, з метою стимулювання експериментальних досліджень. У перші роки існування лабораторії у цих напрямках було отримано пріоритетні результати. Вперше передбачено, що спіновим струмом можна збудити прецесію магнітного вихору у магнітній наночастинці (2007 рік). Згодом це явище спостерігалося багатьма експериментальними групами, воно сприймається як перспективний шлях створення наногенератора НВЧ. Запропоновано новий інерційний механізм переорієнтації спінів антиферомагнетика під дією фемтосекундного лазерного імпульсу, що дозволило експериментально реалізувати для ортофериту гольмію найшвидший механізм переорієнтації спінів у магнітних частинках (2009 рік). Побудовано теорію поздовжньої спінової переорієнтації ґраток феримагнетика при надшвидкому нагріванні фемтосекундним імпульсом (спільні публікації з даними експерименту в сплаві GdFeCo у 2012 році). Запропоновано схему наногенератора терагерцового діапазону з накачуванням спіновим струмом на основі антиферомагнетика (2017).

Наукова діяльність

Основна мета діяльності лабораторії – теоретичне дослідження динамічних солітонів різного типу для реальних магнітних матеріалів зі складною магнітною структурою, їх квантових властивостей та надшвидкої спінової динаміки, а також аналіз можливості застосування цих ефектів для створення компактних та енергоефективних систем запису та обробки інформації, а також наногенераторів у терагерцовому діапазоні.

Основні напрямки поточних досліджень.

– аналіз динаміки солітонів типу вихорів та блохівських ліній в антиферомагнетиках, що допускають існування слабкої неколінеарності підґраток (за сучасною термінологією – альтермагнетиках);
– дослідження механізмів збудження надшвидких (зі швидкістю понад 10 км/с) імпульсів спінових хвиль в антиферомагнетиках;
– пошук механізмів переорієнтації спінів підґраток антиферомагнетиків під дією швидкого нагріву;
– дослідження нелінійної спінової динаміки антиферомагнетиків з порушеною симетрією спінової системи відносно просторової інверсії (так званих PT-антиферомагнетиків).

Основні науково-дослідні проекти лабораторії

Поточні проекти:
– Відомча НДР (фундаментальна) № 0122U001845 “Кінетичні, термодинамічні та магнітодинамічні ефекти в багаточастинкових, квантових і мезоскопічних системах”.

Завершені проекти:
– Грант НФДУ № 2020.02/0261 “Розробка фізичних основ магнітної наноелектроніки”, 2020-2023 рр.

Вибрані наукові результати

– Запропоновано високочастотний спіновий генератор Холла та спін-хвильовий емітер на основі ефекту нестабільності динаміки доменних стінок у майже компенсованих феримагнетиках [читати далі]

Співробітники лабораторії:

завідувач лабораторії, чл.-кор. НАНУ, д. ф.-м. н., проф. Борис Іванов
провідний науковий співробітник, д. ф.-м. н., с. н. с. Олена Тартаківська
провідний науковий співробітник, д. ф.-м. н. Валерій Орел
провідний науковий співробітник, чл.-кор. НАНУ, д. ф.-м. н., проф. Олексій Колежук
старший науковий співробітник, к. ф.-м. н. Вадим Киреєв
молодший науковий співробітник, к. ф.-м. н. Артем Бондаренко
молодший науковий співробітник Лідія Ушій
аспірант Ярослав Велигоцький