Автореферат (1104326)
Текст из файла
На правах рукописиВАГИН Дмитрий ВениаминовичОСОБЕННОСТИ КОЛЛЕКТИВНОЙСАМООРГАНИЗАЦИИ МАГНИТНЫХ МОМЕНТОВ ВПЛАЗМЕ И МАГНИТНЫХ СРЕДАХСпециальность 01.04.02 — теоретическая физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2008Работа выполнена на физическом факультете Московского государственногоуниверситета имени М.В.Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор П. А. ПоляковОфициальные оппоненты: доктор физико-математических наук,профессор А. Е. Храмовдоктор физико-математических наук,профессор Л. С. КузьменковВедущая организация:Институт радиотехники и электроники РАН(Фрязинский филиал)Защита состоится «20» ноября 2008 г. в 1530 час.
на заседании ДиссертационногоСовета Д 501.002.10 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносовапо адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Воробьевы горы, МГУ, физический факультет, ауд. СФА.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУимени М.В.Ломоносова.Автореферат разослан « 16 » октября 2008 г.Ученый секретарьДиссертационного Совета Д 501.002.10д. ф.-м.
н.Ю.В. ГрацОбщая характеристика работыАктуальность темы диссертации обусловлена как фундаментальными проблемамитеории спиновой самоорганизации в магнитных структурах, так и наличием конкретныхприложений в исследуемой области, например, анализ нелинейной динамики намагниченныхчастиц, задачи выявления закономерностей возникновения и развития коллективныхспиновых структур в ферромагнитных материалах и на поверхности благородных металлов,определения условий существования стационарного спинового упорядочения и резонансногоповедения анизотропной замагниченной плазменной среды.
Среди прикладных задач можновыделить построение твердотельных запоминающих устройств на основе субмикронныхмагниторезистивных элементов, создание и улучшение носителей информации большогообъема за счёт использования магнитных наноструктур, разработка миниатюрных датчиковмагнитного поля, элементов радиофизических СВЧ-устройств (фильтры, вентили, спиновыетранзисторы,резонаторы,поглотители),конструированиебиочиповиуправлениемагнитными микрогранулами в медицинских биосенсорах для обнаружения и распознованияодновременно многих биомолекулярных взаимодействий.Цель работы. Построение теории, описывающей влияние объектов, обладающихсобственныммагнитныммоментомнаособенностисамоорганизациивсложныхэлектродинамических системах в рамках классического и квантового подходов.Научная новизна.
В диссертационной работе развита теория, учитывающая влияниегеометрии образца на нелинейную динамику вектора намагниченности в нём в рамкаходноспинового приближения. Показано, что размагничивающие поля играют существеннуюроль в установлении конкретных динамических режимов в нелинейной системе. Обнаруженпринципиально новый способ управления хаотической динамикой вектора намагниченностис помощью изменения конфигурации системы и формы самого образца, позволяющийдобиться, в том числе, и полного подавления хаоса. Установлено также, что в зависимости отформы образца может возникать или полностью отсутствовать состояние «нелинейнойдинамической поляризованности» системы.
На основе развитой теории произведён анализработоспособности субмикронных магниторезистивных датчиков в СВЧ полях.Получено точное аналитическое решение задачи определения магнитного поляоднородно намагниченного прямоугольного параллелепипеда в отсутствие нефизическихрасходимостейнаегорёбрахзасчётвведениярегуляризирующегопараметра,определяющего размер неоднородности распределения намагниченности в образце.Разработан метод, позволяющий без существенных вычислительных затрат проводитьмоделирование поведения структур на основе однослойных и двухслойных кольцевыхдатчиков магнитного поля.3Рассчитано поведение примесей меди и кобальта на поверхности благородного металлаи установлено влияние расстояния между подложкой и адатомом на магнитный моментсистемы.Получены дисперсионные кривые для анизотропной плазмы с учетом влияниясобственного магнитного момента для волн, распространяющихся перпендикулярно ипараллельно внешнему магнитному полю.Основные научные положения, выносимые на защиту:1.Новыйспособуправлениянелинейнойихаотическойдинамикойвекторанамагниченности за счёт изменения параметра формы и геометрии системы.Описание поведения системы при сжатии и растяжении магнитной частицысубмикронных размеров.2.Аналитическоерешениезадачинахождениямагнитногополяоднороднонамагниченного прямоугольного параллелепипеда в отсутствие нефизическихрасходимостей на его рёбрах.3.Изменение величины магнитного момента в системе адатом меди на поверхностиблагородного металла.4.Трансформация дисперсионных ветвей, обусловленная влиянием тензорного gфактора, в анизотропной магнитоактивной плазме.Научная и практическая значимость.
Результаты настоящей диссертации могутбыть использованы в экспериментальных и теоретических исследованиях магнитных систем,микро и наноструктур, примесей на поверхности металлов, плотных плазменных сред, присоздании запоминающих устройств и приборов СВЧ электроники на ферромагнитныхэлементах.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав,заключения и списка литературы, включающего 121 наименование. Общий объем текста —129 машинописных страниц. Работа содержит 55 рисунков.Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ, в том числе10 статей в журналах и сборниках и 17 тезисов докладов на конференциях, список которыхприведен в конце автореферата.Апробация.
Результаты диссертации докладывались на XIX–XX Международныхшколах-семинарах «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2004 г.,2006 г.), X Всероссийской школы-семинара "Физика и применение микроволн" (Звенигород,2005 г.), Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальнымнаукам«Ломоносов-2008»и«Ломоносов-2007»(Москва,2008 г.,2007 г.),VIIМеждународной школе «Хаотические автоколебания и образование структур» (Саратов,42008 г.), XV, XIV и XIII Международной конференции по спиновой электронике игировекторной электродинамике (Фирсановка, Московская обл., 2007 г., 2005-2006 г., 20042005 г.), XL Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики ихимии (Москва, 2004 г.), Международной конференции МСС-04 «Трансформация волн,когерентные структуры и турбулентность» (Москва, 2004 г.), Moscow InternationalSymposium on Magnetism (MISM-2005) (Москва, 2005 г.), Школе-семинаре «Волны 2006»(Москва, 2006 г.), а также на круглом столе IV Специализированной выставкинанотехнологий и материалов «NTMEX–2007» (Москва, 2007 г.).Содержание работыВо введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируетсяосновная цель работы, представлен обзор современного состояния исследований по темедиссертации.
Приводится структура и краткое содержание глав диссертации.В первой главе диссертации представлены разработанные методы аналитическогорасчёта магнитостатических задач в некоторых системах сложной формы. В первомпараграфе получено точное аналитическое решение задачи определения магнитного поляоднородно намагниченного параллелепипедав отсутствие нефизических расходимостейна его гранях [5, 11, 23].
Наличие сингулярностей в данной задаче говорит о том, что модельоднородно намагниченного параллелепипеда в отсутствии внешнего поля нефизична. Дляустранения этого недостатка был введён регуляризирующий параметр δ, который определяетразмер неоднородности распределения намагниченности в образце.
Выражения длярегуляризированных компонент вектора индукции магнитного поля имеют следующий вид:( y ) ( z ) Rj ( x ) ln( y ) R Bx ( , , ) 2 z arctgcz ( y ) ln( x ) R a , , c ,0,0 a ,b,b ,,c0 12 , ,c0,0,012a , , ca , 0 , 012a ,b , ca ,b , 012 ,b , c0 ,b , 0,(1)j(x ) (z ) R ( x ) ln( y ) R B y ( , , ) 2 z arctgcz ( y ) ln( x ) R a ,b , ca , , 0 0 ,,b , 0b ,c 12 , ,c0,0,012a , , ca , 0 , 0125a ,b , ca ,b , 012 ,b , c0 , b , 0,(2)j( y ) ( z ) RBz ( , , ) 2 x arctg ( z ) ln( y ) R cx ( y ) ln( z ) R a , , c ,0,0 a ,b,b ,,c0 12 , ,c0,0,012a , , ca , 0 , 012a ,b , ca ,b , 012 ,b , c0 , b , 0 (3)j(x ) (z ) R 2 y arctg ( x ) ln( z ) R cy ( z ) ln( x ) R a ,b , ca , , 0 0 ,,b , 0b ,c 12 , ,c0,0,012a , , ca , 0 , 012a ,b , ca ,b , 012 ,b , c0 , b , 0,x 2 y 2 x 2 , a, b, c – размеры образца, а в круглых скобкахгде R записаны подстановки для x, y, z.Во втором и третьем параграфах первой главы построена аналитическая модель длярасчёта распределения намагниченности в магниторезистивном однослойном и двухслойномнаноэлементе кольцевой формы [4, 6 ,7, 15, 16, 19, 27].
Непосредственное численноемоделирование на основе решения уравнения Ландау — Лифшица требует большихвычислительных затрат, поэтому в данной диссертации была предпринята попыткаупрощения теоретической модели, используя свойства геометрии системы, и сведениязадачикодномерной.Предложенныйалгоритмпозволяетбезсущественныхвычислительных затрат проводить моделирование поведения сложных структур на основеупомянутых элементов.Во второй главе обсуждается способ учёта влияния формы частиц на динамикумагнитных моментов в них [1, 2, 14, 20].
Развитая теория актуальна прежде всего длясубмикронных и нано частиц, состоящих из десятков атомов, когда величины проекцийспинаявляютсядостаточнобольшими,иэффектыквантовоготуннелированиянесущественны. В рамках подхода Ландау-Лифшица-Гильберта рассмотрена однороднонамагниченнаячастицапроизвольнойформыприналичиивнейоднооснойкристаллографической анизотропии во внешнем магнитном поле, которое имеет какпеременную, так и постоянную составляющие. Выберем декартову систему координат так,чтобы её оси были направлены вдоль главных осей тензора размагничивающихкоэффициентов образца. Пусть ось легкого намагничивания (ОЛН) кристаллографическойанизотропии лежит в плоскости (zOy) и составляет угол с координатной осью Оz.
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}
