Анотація до роботи:

Прилепський Я.Є. Властивості вихорів у двовимірних легкоплощинних феромагнетиках. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2003.

Запропоновано дві моделі, що дозволяють розглядати властивості магнітних вихорів у легкоплощинному феромагнетику: спінові плакети і квазіодновимірна континуально-дискретна модель. Продемонстровано придатність даних моделей для аналізу статичних властивостей і динаміки магнітних вихорів, а також особливостей магнонного спектра двовимірних систем кінцевого розміру, що містять вихор. В межах плакетного розгляду передвіщені нові особливості поведінки спінових хвиль у системах з вихором – зв'язування хвилі найнижчої першої азимутальної моди з позаплощинним вихором і трансформація цієї моди у внутрішню моду вихору, осциляторна нестійкість азимутальних мод найнижчого дублету і трансформація об'ємної спінової хвилі в поверхневу. У межах одновимірної моделі аналітично знайдені розподіли намагніченості у вихорі, що рухається стаціонарно. Розглянуто механізм активації магнонних мод магнетика з вихором в циркулярному магнітному полі, поляризованому в площині спінового упорядкування. Отримано схему основних резонансів, що індукуються даним полем у системі з вихором, пояснена частотна асиметрія процесу і описаний каталізаторний сценарій зміни полярності вихору.

Таким чином, у дисертаційній роботі побудовано та розглянуто два типи модельних систем, що допускають аналітичний опис магнітних вихорів, теоретично вивчено проблему взаємодії магнітного вихору та нормальних магнонних мод системи, резонансної активації власних мод та стаціонарного руху вихору у системі кінцевого розміру. Об'єктом дослідження були особливості спектру нормальних магнонних мод у системі з вихором, механізми збудження власних мод магнетику з вихором та статичні і динамічні властивості магнітних вихорів. Результати дисертаційної роботи показують, що наявність магнітоструктурного дефекту (вихору) призводить до появи нових фізичних властивостей магнітних середовищ.

В межах модельного опису розглянуто ряд особливостей спінової динаміки у двовимірних системах з вихором. Аналітично досліджена взаємодія вихору з власними магнонними модами системи та властивості магнітних вихорів у системах кінцевого розміру. Для плакетних моделей отримано залежності частот нормальних мод системи з вихором від величини анізотропії і продемонстровано придатність плакетного моделювання для аналізу властивостей систем великого розміру. Для комбінованої одновимірної моделі отримані аналітичні вирази для статичного вихору та вихору, що стаціонарно рухається, і показано подібність вихрової структури та динаміки з аналогічними властивостями вихорів у двовимірних системах.

Досліджено процес зміни поляризації магнітного вихору під впливом циркулярного просторово-однорідного магнітного поля. Побудовано схему лінійних резонансів, що виникають у системі під дією поля такої симетрії та сформульовано „каталізаторний” механізм перевороту вихору і дано пояснення щодо природи асиметрії процесу при зміні напряму обертання циркулярного поля.

Основні висновки роботи:

1. Плакетний розгляд є достатнім для опису багатьох вихрових властивостей. У подібних системах у залежності від величини анізотропії існують вихори двох типів. Властивості спектра власних магнонних мод плакетів якісно збігаються з властивостями декількох низьколежачих мод систем великого розміру. У системах з вільною границею, на відміну від систем з фіксованими граничними спінами, спінова хвиля найнижчої першої азимутальної моди починає обертатися в протилежний бік.

2. На підставі плакетного розгляду передбачено кілька нових ефектів: утворення зв'язаного стану і трансформація найнижчої першої азимутальної моди системи з вільною границею у внутрішню моду позаплощинного вихору; можливість саморезонансу перших азимутальних мод найнижчого дублета при спеціальному упорядкуванні спінових вузлів; трансформація об'ємної спінової хвилі цієї моди в поверхневу при дуже слабкій анізотропії.

3. Циркулярне поле приводить до досить незвичайного механізму перевороту магнітного вихору. Цей механізм є каталізаторним – симетрична м'яка мода системи з вихором збуджується опосередковано через першу азимутальну моду, що приводить до асиметрії процесу перевороту стосовно знака частоти зовнішнього циркулярного накачування. Отримано схему резонансів, що виникають при активації нанодота циркулярним полем.

4. Досліджено можливість моделювання властивостей магнітних вихорів у межах спрощеної квазіодновимірної моделі. Комбінований континуально-дискретний опис магнетика є достатнім для існування в такої системі двох типів вихрів - площинних і позаплощинних. У межах даної моделі аналітично отримані розподіли намагніченості у позаплощинних вихорах, що рухаються стаціонарно. При такому русі вихор виявляє асиметрію, характерну для вихору, що рухається у двовимірному магнетику. Для спільного континуально-дискретного опису розроблений варіант методу колективних змінних і знайдені аналітичні вирази для гіротензора і тензора вихрової маси.

Публікації автора:

1. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Нормальные моды конечномерной спиновой системы // Вісник ХДУ, серія „Фізика”. – 1998. – №417. – С. 32 – 35.

2. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Нормальные моды конечномерной спиновой системы со свободной границей в вихревой конфигурации // Вісник ХДУ, серія „Фізика”. – 1999. – № 440. – С. 25 – 31.

3. Ковалев А.С., Мертенс Ф.Г., Прилепский Я.Е., Структура и динамика магнитного вихря в одномерной модели легкоплоскостного ферромагнетика // Вісник ХНУ, серія „Фізика”. – 2000. – № 476.– С. 7 – 14.

4. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Механизм переворота вихрей в магнитных нанодотах под действием циркулярного магнитного поля. I. Резонансное воздействие поля на собственные моды нанодота // ФНТ.– 2002. – Т. 28, № 12. – С. 1292 – 1303.

5. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Активация магнонных мод легкоплоскостного ферромагнетика с вихрем с помощью циркулярного магнитного поля // Вісник ХНУ, серія „Фізика”. – 2002. – №558. – С. 31 – 37.

6. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Механизм переворота вихрей в магнитных нанодотах под действием циркулярного магнитного поля. II. Динамика спинового плакета с вихрем // ФНТ. – 2003. – Т. 29, № 1. – С. 71 – 83.

7. Ковалев А.С., Прилепский Я.Е., Одномерная модель вихря в легкоплоскостном ферромагнетике // ФНТ. – 2003. – Т. 29, № 2. – С. 189 – 204.

8. Kovalev A.S., Mertens F.G., Prilepsky J.E., Structure and dynamics of magnetic vortex in 1D model of easy-plane ferromagnet // Abstr. of EASTMAG-2001 Conference on Magnetism. –Ekaterinburg(Russia).– 2001. – P. 101.

9. Kovalev A.S., Prilepsky J.E., Dynamics of magnetic vortex in 1D model // Abstr. of International Akhiezer Centenary Conference „Theory of functions and mathematical physics”. – Kharkov(Ukraine). – 2001. – P. 54 – 55.

10. Kovalev A.S., Prilepsky J.E., Switching of magnetic vortex polarity in ac circular external field // 19th CMD Conference, Abstr. Book, Europhysics Conference Abstracts. – Brighton(Great Britan).– 2002.–Vol. 26A. – P. 179.