Відділ фізики плівок (№ 02)

ІСТОРІЯ         НАУКОВА ДІЯЛЬНІСТЬ         СПІВРОБІТНИКИ

Завідувач відділу – д. ф.-м. н. Анатолій Кравець

До складу відділу входять:
Лабораторія магнітоструктурних перетворень (№ 11)
Лабораторія біосенсорів (№ 12)

Історія відділу

Відділ фізики плівок в Інституті магнетизму було створено у 1995 році. Наукова діяльність Відділу зосереджена на фундаментальних та прикладних проблемах фізики низьковимірних магнетиків, розробці та дослідженні наноматеріалів для НВЧ електроніки, спінтроніки, медицини.

Першим очільником Відділу був професор Анатолій Погорілий – засновник наукової школи «Фізика низьковимірних магнетиків». За його участю та під його керівництвом проведено дослідження багатошарових і модульованих плівкових структур із різнорідних магнетиків, що дало змогу виявити особливий вплив межі поділу на формування перпендикулярної магнітної анізотропії. Виконано низку піонерських експериментальних і теоретичних досліджень явищ гігантського та тунельного магнітоопору в шаруватих та гранульованих магнітних наноструктурах, а також колосального магнітопору в тонких плівках заміщених манганітів. Важливе місце в діяльності А. Погорілого і його учнів посідають роботи зі створення магнітних середовищ із “лівостороннім” (left-handed) показником заломлення в діапазоні міліметрових хвиль.

У 2007 році у Відділі з ініціативи А. Погорілого було створено Лабораторію матеріалів спінтроніки, якою керував Віталій Невдача. У зв’язку з реорганізацією Інституту в 2016 році структуру Відділу було переформатовано, а співробітники Лабораторії увійшли до складу Відділу.

У Відділі реалізується повний процес створення, експериментального дослідження та теоретичного опису тонкоплівкових матеріалів і гетероструктур.

За час роботи Відділу, його завідувачами були:
чл.-кор. НАН України Анатолій Погорілий (1995-2016 рр.)
проф. Олександр Товстолиткін (2016-2021 рр.)
д. ф.-м. н. Анатолій Кравець (2021-до цього часу)

Наукова діяльність

Протягом багатьох років наукова діяльність співробітників Відділу була зосереджена на розробленні методів керування термомагнітними та магнітоелектричними властивостями наноструктурованих об’єктів (багатошарових плівок, композитів, наночастинок), а також на створенні фізичних основ для розробки сучасних функціональних елементів інформаційних систем, систем НВЧ-електроніки та нанооб’єктів біомедичного призначення. Дослідження проводилися за такими основними напрямами:
• Виготовлення та дослідження багатошарових наноструктур із термічно керованим перемиканням магнітних конфігурацій – перспективних компонентів систем, у яких використовується нагрівальна дія електричного струму, що проходить через наноструктуру. Такий механізм забезпечує можливість електричного керування магнітними станами системи. Досягнення надійного термічно керованого перемикання відкриває перспективи створення елементів термоелектронного керування для систем термостабілізації, зберігання інформації (магнітної пам’яті з довільним доступом) та електронно-керованих осциляторів.
• Розроблення однокомпонентних і багатокомпонентних (композитних) наноструктур із властивостями мультифероїків – матеріалів, які проявляють (анти)феромагнітне та (анти)сегнетоелектричне впорядкування. Важливою перевагою таких матеріалів є можливість керування магнітними параметрами за допомогою електричного поля, а також впливу на електричні характеристики шляхом зміни магнітного поля. Дослідження в цьому напрямі спрямовані на пошук методів керування взаємодіями та параметрами мультифероїків для досягнення нових функціональних можливостей. Найперспективнішими сферами застосування мультифероїків є наноелектроніка, спінтроніка, НВЧ-електроніка, а також елементи пам’яті нового покоління, у яких реалізовано електричний запис і магнеторезистивне зчитування інформації.
• Розроблення та дослідження композитних наномагнетиків для самоконтрольованої магнітної гіпертермії та інших біомедичних застосувань. Дослідження спрямовані на встановлення закономірностей впливу хімічних заміщень і умов синтезу на статичні та динамічні магнітні властивості композитів на основі феритів-шпінелей і заміщених манганітів як перспективних матеріалів для медицини, зокрема для магнітної гіпертермії. Магнітна гіпертермія є неінвазивним методом терапії онкологічних захворювань, що ґрунтується на локальному нагріванні пухлин змінним магнітним полем до температур 43–45 °С завдяки нанооб’єктам, локалізованим у тканині пухлини. Отримані результати дозволяють оптимізувати параметри наномагнетиків і прогнозувати їхню поведінку, що є важливим для практичного використання таких матеріалів у медицині, зокрема під час створення магнітних рідин для самоконтрольованої магнітної гіпертермії.

Сучасні напрями діяльності відділу

На сьогодні основними напрямами наукової діяльності відділу є:
– Дослідження магнітотранспортних властивостей і явищ спінового переносу в гетерогенних магнетиках, а також у спін-клапанних, спін-тунельних і спін-інжекційних наноструктурах.
– Розроблення та дослідження метаматеріалів, мультифероїків, функціональних магнітних матеріалів і структур для НВЧ-електроніки.
– Керування магнітним станом спінтронних наноструктур та розроблення фізичних принципів створення магнітної пам’яті з довільним доступом.

Основні науково-дослідні проекти відділу

Поточні проекти:
– Грант НФДУ [№ 2025.07/0003] “Дослідження механізмів магнітоградієнтної модифікації структурно-механічних властивостей моделей м’яких біотканин із магнітними наночастинками в контексті нанотераностичних застосувань”;
– Відомча НДР (фундаментальна) [№ 0122U001885] “Магнітна динаміка композитних наноструктур з антиферомагнітним зв'язком”;
– Відомча НДР (фундаментальна) [№ 0123U104827] “Гібридні наноструктури на основі феромагнетиків, антиферомагнетиків і надпровідників з керованою обмінною взаємодією для новітньої спінтроніки і магноніки”.

Завершені проекти:
– Конкурсна НДР НАН України [№ 0120U100457] “Наноструктуровані магнітні композити для систем термоелектронного керування та термостабілізації”, 2020-2021 рр.;

Вибрані наукові результати

– Досліджені низькотемпературні магнітні властивості Al-заміщених залізо-ітрієвих гранатів [читати далі]
– Виявлено та пояснено трансформації взаємодій у шаруватих наноструктурах з антиферомагнітним прошарком різної товщини [читати далі]

Співробітники відділу:

завідувач відділу, д. ф.-м. н. Анатолій Кравець
старший науковий співробітник, к. ф.-м. н. Ярина Литвиненко
старший науковий співробітник, к. ф.-м. н. Дмитро Поліщук
науковий співробітник, к. ф.-м. н. Юрій Трощенков
молодший науковий співробітник к. ф.-м. н. Ірина Козак
молодший науковий співробітник Олександр Рихальський
молодший науковий співробітник Дмитро Яремкевич
аспірант Олексій Світайло
старший науковий співробітник (сумісник), д. ф.-м. н., проф. Віктор Калита
старший науковий співробітник (сумісник), к. ф.-м. н. Орест Кузьмак
старший науковий співробітник (сумісник), д. ф.-м. н., доцент Олеся Наконечна
інженер 1-ї кат. Петро Василенко