Заключение диссертационного совета (Фотоиндуцированная сверхбыстрая спиновая динамика в магнитных средах)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 212.131.02 НА БАЗЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИРЭА МИНОБРНАУКИ РОССИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ДОКТОРА НАУК

аттестационное дело № __________________

решение диссертационного совета от 25.12.2017 №84

О присуждении Кимелю Алексею Вольдемаровичу ученой степени доктора физико-математических наук.

Диссертация " Фотоиндуцированная сверхбыстрая спиновая динамика в магнитных средах " в виде рукописи

по специальности 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах – выполнена на кафедре наноэлектроники МИРЭА, принята к защите «19» сентября 2017 года, протокол №79, диссертационным советом Д 212.131.02 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» МИРЭА, Минобрнауки РФ, Москва, 119454, проспект Вернадского, 78. Состав диссертационного совета утвержден в количестве 29 человек 11.04.2012 (№105/нк) с учетом внесенных изменений (приказ от 22.08.2012 №579/нк и приказ от 10.07.2015 № 770/нк).

Соискатель Кимель Алексей Вольдемарович 1974 года рождения, гражданин Нидерландов. Выпускник 1997 года факультета электронной техники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета В.И. Ульянова (Ленина) – ЛЭТИ по специальности «инженер электроник». С 1997 по 1998 стажер-исследователь Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН – ФТИ. С 1998 по 2001 младший научный сотрудник ФТИ. С 2001 по 2004 год научный сотрудник ФТИ. Защитил кандидатскую диссертацию в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе РАН в 2002 по специальности “физика твердого тела”. Победитель конкурса Мегагрантов (Постановление Правительства Российской Федерации от 9.04.2010 г. № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные организации высшего образования, научные учреждения, подведомственные федеральному агентству научных организаций, и государственные научные центры Российской Федерации в рамках подпрограммы «Институциональное развитие научно-исследовательского сектора» государственной программы Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013 - 2020 годы) 2013 года. С 2012 по 2013 годы являлся руководителем научного коллектива лаборатории МИРЭА при выполнении государственного контракта с Министерством образования и науки в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». С 2014 года по настоящее время является ведущим ученым в Московском Технологическом Университете (МИРЭА). С 2017 года является профессором, заведующим кафедрой сверхбыстрой спектроскопии коррелированных материалов в Радбауд Университете г. Наймеген (Нидерланды).

Диссертация выполнена на кафедре наноэлектроники физико-технологического института Московского технологического университета (МИРЭА).

Научный консультант – Звездин Константин Анатольевич, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник института общей физики им. А.М. Прохорова РАН.

Официальные оппоненты:

1. Владимир Витальевич Глушков, гражданин РФ, доктор физико-математических наук, доцент института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, заведующий лабораторией низких температур;

2. Михаил Владимирович Логунов, гражданин РФ, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН;

3. Александр Павлович Пятаков, гражданин РФ, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики колебаний Физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

дали положительные отзывы на диссертацию.

Ведущая организация федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» - НИУ МИЭТ в своем положительном заключении, подписанным Громовым Дмитрием Геннадьевичем, профессором, доктором технических наук, главным научным сотрудником института Перспективных материалов и технологий (ПМТ) НИУ МИЭТ и Силибиным Максимом Викторовичем, кандидатом технических наук, доцентом института ПМТ НИУ МИЭТ, на заседании Ученого совета института ПМТ НИУ МИЭТ, протокол №2 от 25.10.2017 указала, что диссертация является научно ­ квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение, что соответствует требованиям п. 7 «Положения о порядке присуждения ученых степеней», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 30.01.2002 r. № 74 (с изменениями, внесенными Постановлением Правительства РФ от 20.06.2011 г. № 475), предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени доктора наук, а ее автор заслуживает присуждения искомой ученой степени.

В обсуждении диссертационной работы приняли участие: д.ф.-м.н. В.И. Капустин, д.ф.-м.н. Ю.К. Фетисов, член. корр. РАН М.С. Коган, д.ф.-м.н. Е.Д. Мишина, академик РАН А.С. Сигов, д.ф.-м.н. М.Б. Стругацкий, д.ф.-м.н. А.К. Звездин.

Содержание диссертации достаточно полно отражено соискателем в 14 опубликованных работах (всего более 150 публикаций, индекс Хирша – 33), в том числе 14 статей в научных журналах, рецензируемых международными системами цитирования Web of Science и Scopus (включая наиболее высокорейтинговые издания первого квартиля), и изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций.

По тематике диссертационного исследования соискателем опубликованы 17 работ в материалах всероссийских и международных конференций.

Научные работы по теме диссертации:

1) A. V. Kimel, A. Kirilyuk, P. A. Usachev, R. V. Pisarev, A. M. Balbashov, R. V. Pisarev, and Th. Rasing, Ultrafast non-thermal control of magnetization by instantaneous photomagnetic pulses, Nature 435 655 (2005)

2) F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferrimagnetic garnet films, Phys. Rev. Lett. 95, 047402 (2005).

3) F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Nonthermal ultrafast optical control of the magnetization in garnet films, Phys. Rev. B 73, 014421 (2006).

4) A. M. Kalashnikova, A. V. Kimel, R. V. Pisarev, V. N. Gridnev, A. Kirilyuk & Th. Rasing: Impulsive generation of coherent magnons by linearly polarized light in the easy-plane antiferromagnet FeBO3, Physical Review Letters 99, 167205, (2007).

5) A. M. Kalashnikova, A. V. Kimel, R. V. Pisarev, V. N. Gridnev, P. A. Usachev, A. Kirilyuk, Th. Rasing, Impulsive excitation of coherent magnons and phonons by subpicosecond laser pulses in the weak ferromagnet FeBO₃. Phys. Rev. B 78 104301 (2008).

6) R. V. Mikhaylovskiy, T. J. Huisman, A. I. Popov, A. K. Zvezdin, Th. Rasing, R. V. Pisarev, A. V. Kimel, Terahertz magnetization dynamics induced by femtosecond resonant pumping of Dy3+ subsystem in the multisublattice antiferromagnet DyFeO₃, Phys. Rev. B 92 094437 (2015).

7) R. R. Subkhangulov, A. B. Henriques, P. H. O. Rappl, E. Abramof, Th. Rasing, A. V. Kimel, All-optical manipulation and probing of the d-f exchange interaction in EuTe, Scientific Reports 4 4368 (2014);

8) R. Mikhaylovskiy, E. A. Secchi, J. Mentink, M. Eckstein, A. Wu, R. Pisarev, V. Kruglyak, M. Katsnelson, Th. Rasing, and A. V. Kimel, Ultrafast optical modification of exchange interactions in iron oxides, Nature Communications 6, 8190 (2015);

10) D. Bossini, S. Dal Conte, Y. Hashimoto, A. Secchi, R. V. Pisarev, Th. Rasing, G. Cerullo, and A. V. Kimel, Macrospin dynamics in antiferromagnets triggered by sub-20 femtosecond injection of nanomagnons, Nature Communications 7, 10645 (2016)).

11) T. J. Huisman, R. V. Mikhaylovskiy, A. V. Telegin, Y. P. Sukhorukov, A. B. Granovsky, S. V. Naumov, Th. Rasing, A. V. Kimel, Terahertz magneto-optics in the ferromagnetic semiconductor HgCdCr2Se4, Applied Physics Letters 106 132411 (2015).

12) T. J. Huisman, R. V. Mikhaylovskiy, A. Tsukamoto, Th. Rasing, A. V. Kimel, Simultaneous measurements of terahertz emission and magneto-optical Kerr effect for resolving ultrafast laser-induced demagnetization dynamics, Phys. Rev. B 92 104419 (2015)

13) R. Subkhangulov, R. Mikhaylovskiy, A. K. Zvezdin. V. Kruglyak, Th. Rasing, and A. V. Kimel, Terahertz modulation of the Faraday rotation by laser pulses via the optical Kerr effect, Nature Photonics doi:10.1038/nphoton.2015.249 (2016).

14) T. J. Huisman, R. V. Mikhaylovskiy, J. D. Costa, F. Freimuth, E. Paz, J. Ventura, P. P. Freitas, S. Blügel, Y. Mokrousov, Th. Rasing and A. V. Kimel, Femtosecond control of electric currents in metallic ferromagnetic heterostructures, Nature Nanotechnology 11, 455 (2016). doi:10.1038/nnano.2015.331

На диссертацию и автореферат поступило 9 отзывов:

1. От М.Б. Стругацкого, доктора физико-математических наук, профессора Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского - отзыв положительный.

2. От А.Б. Грановского, доктора физико-математических наук, профессора кафедры магнетизма физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова - отзыв положительный.

3. От В.А. Гавричкова, доктора физико-математических наук, старшего научного Института физики им. Л.В. Киренского – отзыв положительный.

4. От А.А. Фраермана, доктора физико-математических наук, заведующего отделом магнитных наноструктур Института физики микроструктур РАН - отзыв положительный.

5. От И.Л. Любчанского, доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника Донецкого физико-технического института им. А.А. Галкина Национальной академии наук Украины, профессора, – отзыв положительный.

6. От Ю.Г. Пастушенкова, доктора физико-математических наук, заведующего кафедрой физики конденсированного состояния ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет», профессора – отзыв положительный.

7. От В.В. Белькова, доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, - отзыв положительный. В отзыве отмечен следующий недостаток: соображения о воздействии света на спин-орбитальное взаимодействие изложены, на мой взгляд, слишком кратко.

8. От В.Я. Шура, доктора физико-математических наук, профессора, главного научного сотрудника, директора Уральского ЦКП «Современные нанотехнологии» ФГБОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» - отзыв положительный.

9. От В.В. Павлова, доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией Оптических явлений в сегнетоэлектрических и магнитных кристаллах, ФТИ им. А.Ф. Иоффе - отзыв положительный.

Все отзывы отмечают высокое, а некоторые и выдающиеся качество диссертационной работы, значительные возможности применения полученных результатов в таких организациях, как МГУ им. М.В. Ломоносова, СПбГУ, МИЭТ, МИРЭА, Институт физики металлов УрО РАН, Воронежском государственном университете, Южном федеральном университете и многих других.

Выбор официальных оппонентов и ведущей организации обосновывается тем, что они являются одними из ведущих специалистов в данной области.

Диссертационный совет отмечает, что в результате выполненных соискателем исследований:

- Показано, что импульс света является уникальным возбуждением в магнетизме, которое позволяет воздействовать на спины подобно импульсу магнитного поля, длительность которого равна длительности лазерного импульса (т.е. порядка 100 фс), а индукция достигает нескольких Тесла.

- Показано, что сверхбыстрое воздействие света на спины может быть достигнуто как в результате нерезонансного, так и резонансного оптического возбуждения электро-дипольных переходов в широком классе магнитных диэлектриков и полупроводников. Сверхбыстрое воздействие света на спины наблюдается благодаря тому, что возбуждаемые электродипольные переходы приводят к эффективному изменению спин-орбитального или обменного взаимодействия в магнитоупорядоченных средах.

- Показано, что благодаря сверхбыстрому воздействию света на спин-орбитальное взаимодействие, свет может импульсно возбуждать спиновые волны в центре зоны Бриллюэна и генерировать электрические токи в нецентросимметричных средах. Благодаря действию света на обменное взаимодействие становится возможным импульсная генерация когерентных магнонов нанометровых длин волн с частотами, достигающими 22 ТГц. Эти эксперименты по сути открывают возможность изучать спиновую и спин-волновую электронику (спинтронику и магнонику) на рекордно высоких ТГц частотах.

- Продемонстрирована новая концепция магнитооптического модулятора, основанная на взаимодействии света с релятивистской неоднородностью в магнитооптической среде (Tb₃Ga₅O₁₂). Частота такой модуляции может перестраиваться с помощью внешнего магнитного поля и достигать 1.1 ТГц.