Автореферат (1103588)
Текст из файла
На правах рукописи Крутинский Виктор Леонидович Магнитоиндуцированные эффекты в оптическом и нелинейно-оптическом отклике металлических наноструктур Специальность 01.04.21 — лазерная физика Автореферат диссертации на соискание ученой стенени кандидата физико-математических наук Москва 2016 Работа выполнена па кафедре квантовой электроники физического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский госл дарственный университет имени М.ВУЛомопосовам Научный руководитель: доктор физико-математических наук, доцент Мурзина Татьяна Владимировна Официальные оппоненты: Пудонин Федор Алексеевич, доктор физико-математических наук, Фсдсральнос государствсннос бюджстпос учреждение науки Физический институт им.
П.На1ебедева Российской академии наук, заведующий лабораторией. Аронзон Борис Аронович, доктор физико-математ нческих наук. Национальный Исследовательский «Курчатовский институт». Центр Ведущая организация С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени Ы.В. Ломоносова (Ломоносовский просп., д.27) а также по адресу: Ь11р:,~!р11увлпвплп/гпв,'гезеагс1гЛ11эвег,'воге1-О501-001-31 Автореферат разослан « » 2016 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, 501.001.31, к.ф.-м.н. Коновко Андрей Андреевич Федеральное государствсннос бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук. Защита состоится 19 мая 2016 г. на заседании диссертационного совета Д 501.001.31 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленипские горы, МГУ, дом 1, стр. 62, корпус нелинейной оптики, аудитория им.
С.А. Ахманова. Общая характеристика работы Диссертацио|шая работа посвящена экспериментальному исследовапи|о линейного и квадратичного о|ггичсского л|агнитоипдуцировшшого отклика металлических магнитных наноструктур. В работе было исслодовано несколько типов структу-р: во-первых, массив наностержней никеля, в котором обнаружено усиление магнитонндуцированной второй оптической гармоники в спектральной окрестности возбуждения локалы|ых поверхностных плазмопов.
Во-вторых, исследовались наноструктуры с неоднородным распределением намагниченности. Для структур с вихрсвьп| распределением намагниченности была обнаружена чувствительность второй гармоники к направлению магнитного вихря. В-третьих, была изучена динамика оптического отклика регулярного цланарного массива частиц кобальта, что позволило выявить механизмы, отвечающие за формирование оптического и магнитооптического отклика на временных масштабах вплоть до 2 нс. Основные результаты работы опубликованы в статьях ~1-6~ и доложены на конференциях ~7-15~. Актуальность работы Соврсмснныс достижения науки и технологии позволяют создавать новые функциональные магнитные структуры различного дизайна, обладающие модифицированн|ими или принципиально новьп|и магнитными и оптичоскими свойствами, наличие которых невозможно для обьемпых материалов. Формирование магнитных структур с параметрами., контролируемьп|и на нанометровых масп|табах, дает возможность реализовать такие эффекты как низкоразмсрный магнетизм, ивдуцироваппая намагниченность в благородных металлах, обменная связь слоев с осцилляторным характером, гигантское магнитное сопротивление и многие другие.
Подобные эффекты находят применение в перспективных устройствах спиптропики Щ. В сфере магнитных систем храпения информации также имеется тенденция к уменьшению характерных размеров структур и времени их отклика, композитные наноструктуры применяются для создания магнитной памяти с произвольным доступом. С фундаментальной точки зрения возникновение новых свойств в структурах пониженной размерности связано с тем., что их геометрические размеры достигли определенного критического значения — длины спиповой диффузии, средней длины свободного пробега зарядов, размеров доменной стенки и т.
д. ~2]. Простейпп|м видом подобных структур являются двумерные структуры из тонких слоев с разными магнитными свойствами, в которых могут наблюдаться такие явления как обменная связь слоев и инжекция спин-поляризованных носителей, Одномерные магнитные структуры, или нанонити, интересны тем, что вследствие малости диаметра в пих может формироваться моподомепное по радиусу распределение намагниченности при многодоменной структуре вдоль оси, кроме того в них возникают особые условия для синцовых возбуждений Д.
Помимо устройств хранения информации, такие одномерные структуры могут найти применение в качество сснсоров, принцип работы которых основан, например, па магпито-механических эффектам. В магнитных частицах, ограниченных по всем трем измерениям (нуль-мерные структуры), образование доменной структуры. подобно обьсмным средам, уже невозможно. Магнитные свойства при этом определяются балансом обменной энергии, магнитной анизотропии и полом размагничивания, что может приводить к формированию суперпарамагцитпого, моподомеппого или иных сосзояпий намагниченности.
Значительный интерес вызывает возникновение в таких частицах топологичсски нетривиальных распрсдслсний намагничонности, имеющих средний угловой момент ) 1). В частности, так называемое вихревое состояние характеризуется взимутальным распределением намагниченности в одной плоскости с небольшой областью (сердцевиной) в центре. где намагниченность перпендикулярна этой плоскости. Высокий интерес к таким системам вызван как перспективой практического применения подобных состояний в связи с их стабильностью, так и фундаментальной аналогией с другими бозонными системами, в которых возникают вихри. Вышесказанное определяет актуальность изучения магнитных наноструктур, которому посвящена данная работа.
Значительный интерес к применению существующих и разработке новых магнитных наноструктур требует также и развития соответствующих методов их контроля и исследования. Широкое применение в этой области находят магнитооптические методы, которые отличаются относите.чьной простотой, высокой точностью и бссконтактностью. Использование нелинейно-оптических методов,в частности, генерации второй оптической гармоники (ВГ), занимает особое положение благодаря се поверхностной селективности, связанной с симметрийшым запретом па генерацию ВГ в объеме центрально симметричных сред в дипольном приближении Д. В то жс время, хорошо известна чувствительность ВГ к магнитным свойствам сред.
и. в особенности, к свойствам границ раздела. Опа обусловлена высокой относительной величиной нелинейных магнитооптических эффектов, которые могут па порядок и более превосходить линейно-оптические аналоги в тех же средах )б, 71 Важную ипформац1по о физических свойствах системы можно получить, изучая динамику процессов, определяющих оптический отклик, поскольку они напрямую связаны с потенциальным быстродействием системы. Подобный подход хорошо развит на основе оптической методики накачки-зондирования, позволяющей получать рекордное временное разрешение для обьемных материалов [13).
В то же время, данная методика применялась достаточно редко для изучения магнитных наночастпц. Стоит отметить, что помимо использования оптических и нелипей~ооптических методов для диагностики наноструктур, важной является и обратная задача: создание с помощью папоструктурировапия желаемых оптических характеристик среды, в том числе управление нелинейно- оптическим откликом. Особый интерес в этой области вызывают металлические плазмоппые структуры )й), для которых магнитное поле люжет служить дополнительным управляющим параметром )9, 10). Для дальнейшего развития методов после,Ювания магнитных наноструктур путем генерации ВГ, а также создания структур с новыми оптическими свойствами,. актуальной задачей является выявление всех аспектов формирования магпитонпдуцированпого нелинейно-оптического отклика.
В то же время, влияние локальных поверхностных плазмопов па магнитоиндупированную нелинейно оптическую восприимчивость изучено слабо, хотя возможность соответствующих возбуждений была продемонстрирована в металлических ферромагнетиках, в частности. наночастицах и панонитях никеля )11., 12). Другим типолл систем, в которых квадратичный оптический отклик недостаточно изучен, являются структуры с пространственно-неоднородным распределением намагниченности, которое изменяет симметрпю системы. К такилл структурам относятся обсуждавшиеся вылив двумерные (слоистые) магнитные наноструктуры и структуры с вихревым распределением намагниченности.
Цель диссертационной работы состояла в экспернмеятвльном исследовании магпитоиндуцировшшого липойпого и квадратичного оптического отклика металлических магнитных наноструктур, изучении особенностей генерации второй оптической гармоники, связанных с возбуждениелл плазмонного резонанса, наличием пространственной неоднородности намагниченности, а также в исследовании врсменных характеристик их оптического отклика. В рамках цели диссертационной работы были сфорллулировапы следующие задачи: 1. Изучение спектральных свойств квадратичного оптического отклика магнитных наночастиц цилиндрической форл~ьь 2. Исследование магнитооптического и магнитного нслинсйнооптического отклика структур с пространственно-неоднородным распределениелл намагниченности: трехслойных структур ферромагнстиклдиамагнстик,, фсрромагнстнк и палючаспщ с вихревым состоянием намагниченности.
3. Исследование динамики оптического и магпитлюптического отклика планарного ллассива магнитных наночастиц. Обоснованность и достоверность Результаты, прсдставлснныс в диссертации, получены па основе многократно повторенных экспериментов, проведенных па современном пау шом оборудовании с использованием современных методов обработки данных. Экспериментальные данные подтверждены расчетами, основаннылш на адекватно выбранных физических моделях анализируемых процессов, а также пе противоречат результатам других исследователей.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
