Отзыв ведущей организации (1149610)
Текст из файла
наносистемам. Рассмотренные в работе объекты представляют несомненный интерес, так какявляются единственными известными в настоящий момент представителями класса трехмерныхискусственных спиновых льдов. В дополнение к ранее изученным двумерным искусственнымспиновым льдам, диссертация И. С. Дубицкого является существенным шагом в пониманиисвойств геометрически фрустрированных наносистем. В этой связи материалы диссертацииявляются чрезвычайно актуальными и практически значимыми.Результаты работы апробированы на международных и российских научных конференциях,опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, индексируемых в международныхбиблиографических базах данных Web of Science и Scopus.Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.
Полный объем диссертациисоставляет 153 страницы с 56 рисунками. Список литературы содержит 293 наименования.Во введении обсуждается актуальность темы исследований. Сформулированы цели, задачи,приведены основные положения, выносимые автором на защиту.В первой главе диссертации приводится обзор магнитных конфигураций, наблюдаемых водиночных наночастицах, а также в двумерных и трехмерных массивах наноэлементов.Обсуждаютсяосновныеэкспериментальныераспределениянамагниченностивметоды,наносистемах.используемыеПриведенодляисследованиясопоставлениерезультатовмикромагнитных расчетов и измерений. Показано, что в литературе не описаны методы,позволяющиеоднозначновосстановитьраспределениенамагниченностивтрехмерныхнаносистемах.
Дан подробный обзор исследований инвертированных опалов, выполненных изразличных материалов.Во второй главе описан метод синтеза инвертированных опалов, исследованных в работе.Детально изложена концепция микромагнетизма и численные схемы, использующиеся вдиссертации для решения уравнения Ландау-Лифшица-Гильберта. Приведены основные принципыэкспериментальных методов, применявшихся для изучения инвертированных опалов: SQUIDмагнитометрии, малоуглового рассеяния нейтронов (SANS) и синхротронного излучения встандартной (SAXS) и скользящей (GISAXS) геометриях, магнитно-силовой микроскопии (МСМ).Представлено описание экспериментальных установок и приборов.В третьей главе изложены результаты численных расчетов распределения намагниченностив инвертированных опалах, синтезированных из никеля и кобальта.
С помощью моделированияпоказано, что данные объекты могут быть представлены в виде трехмерной сети наноузлов двухтипов – квазикубов и квазитетраэдров, соединенных между собой перемычками. Наноузлыобразуются при инвертировании начального коллоидного кристалла, имеющего ГЦК структуру.2Установлена зависимость вида элементарной ячейки от степени деформации микросфер исходногоопала.При помощи микромагнитного моделирования показано, что перемычки инвертированныхопаловнамагничены однороднопрактическипривсехзначенияхвнешнего поля,непревосходящих точки пересечения ветвей кривой гистерезиса.
Однако в случае большой (10%) илималой деформации (2%) микросфер в перемычках могут возникать неоднородные магнитныеконфигурации (соответственно доменные стенки и вихри). Данный результат важен длякорректногозаданияусловийсинтезаобразцовинвертированныхопалов.Численноемоделирование поведения локальной намагниченности было проведено при приложении внешнегополя вдоль различных кристаллографических направлений ГЦК структуры инвертированныхопалов. В работе показано, что при подаче поля насыщения вдоль оси [111] в системе образуютсямагнитные монополи (источники поля H).
Однако при уменьшении величины поля во всехквазитетраэдрах начинает выполняться правила спинового льда, что сопровождается подавлениеммагнитных зарядов. Все расчеты были проведены для различных значений величины деформациимикросфер, что позволяет создавать образцы инвертированных опалов с наперед заданнымисвойствами. Посредством микромагнитных расчетов был установлен нетривиальный эффектпоявления компоненты намагниченности перпендикулярной полю при приложении последнеговдоль оси [121].
Ранее возникновение данной компоненты было предсказано в рамкахфеноменологической модели, основанной на правиле спинового льда. Вычислена величина даннойкомпоненты и ее зависимость от степени деформации микросфер. Полученные результаты могутбыть непосредственно сопоставлены с экспериментом, что представляется особенно важным дляисследований деталей реализации правила спинового льда в инвертированных опалах.В четвертой главе диссертации И. С. Дубицкого приводятся результаты интерпретацииданных SQUID магнитометрии и SANS при помощи предложенной микромагнитной модели. Учетмагнитного поля, обусловленного формой образцов (тонких пленок), позволил получитьколичественное согласие между результатами магнитометрических экспериментов и расчетов.Отметим, что часто микромагнитное моделирование приводит лишь к получению качественнойинформации об исследуемой системе вследствие больших вычислительных затрат, требующихсядля проведения детальных расчетов.Интерпретация экспериментов по малоугловому рассеянию нейтронов была проведенаавтором при помощи вычисления Фурье образа распределения намагниченности в элементарнойячейке.
Сопоставление расчетных и экспериментальных полевых зависимостей Брэгговскихмаксимумов позволило определить магнитные конфигурации, реализующиеся в исследованныхобразцах инвертированных опалов. Рассматривались случаи приложения магнитного поля вдоль3трех направлений ГЦК структуры образцов, для которых правило спинового льда приводит кразличным сценариям перемагничивания. Выявлено влияние неоднородного распределениянамагниченности в наноузлах кубической формы на поведение интенсивности рассеяния вовнешнемполе.Следуетподчеркнуть,чтосовместноеприменениеметодаSANSимикромагнитного моделирования для исследования магнитной структуры наносистем ранее непроводилось. Предложенная автором методика, несомненно, будет востребована при изучениидругих трехмерных наноструктур.В пятой главе представлены результаты исследования структуры и магнитных свойствповерхности инвертированных опалов.
Упорядочение поверхности образцов изучалось с помощьюсовместного применения атомно-силовой микроскопии (АСМ) и метода GISAXS. Моделированиеэкспериментов GISAXS позволило выделить вклады форм-фактора и структурного фактора вкартину рассеяния и тем самым определить период структуры и корреляционную длину.Установлено, что поверхность инвертированных опалов представляет собой монодоменнуюгексагональную решетку.
Величина корреляционной длины одинакова для всех образцов и равна 6мкм. Вместе с тем, автор определил, что качество поверхности образцов сильно деградирует сростом их толщины. Данные результаты существенны для выбора образцов, допускающихпроведение исследований магнитных свойств с помощью поверхностно-чувствительных методов.В работе показано, что образцы инвертированных опалах из никеля, толщины которых непревышают 4 монослоев, имеют наиболее бездефектную поверхность. Заметим, что метод GISAXSбыл впервые применен для исследования инвертированных опалов.Магнитные свойства поверхности инвертированных опалов изучались с помощью магнитносиловой микроскопии.
Применение метода МСМ позволило соискателю непосредственноисследовать магнитное состояние отдельных структурных элементов поверхности в прямомпространстве. Данный подход в сочетании с анализом данных SANS в обратном пространстве ирезультатами интегральных магнитометрических техник представляет собой комплекснуюметодику, дающую возможность получить достаточно полную информацию о магнитномповедении системы. Эксперименты с использованием МСМ были проведены во внешнеммагнитном поле.
Моделирование измеренного фазового контраста было выполнено при помощимикромагнитных расчетов. Полученное количественное согласие между результатами вычисленийи экспериментов подтверждает справедливость правила спинового льда в инвертированных опалахна основе никеля. Подчеркнем, что в случае трехмерных систем, к которым относятсяинвертированные опалы, интерпретация данных МСМ может быть проведена только при помощисопоставления с модельными расчетами.4Работавноситзначительныйвкладвразвитиеметодикизучениятрехмерныхферромагнитных наноструктур, а также в физику геометрически фрустрированных систем.Автором работы самостоятельно получены и описаны оригинальные результаты. Несомненно,материалы диссертации представляются новыми и фундаментально важными для физикимагнитныхнаноструктур.Результатыявляютсяактуальнымидляиспользованияисследовательскими организациями, занимающимися физикой наномагнетизма.
В частности, НИЦ«Курчатовский институт», МГУ, СПбГУ, Объединенный институт ядерных исследований,Институт физики микроструктур РАН, Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральскогоотделения РАН и др.С практической точки зрения результаты диссертации могут быть использованы для созданияфильтров спиновых волн на основе инвертированных опалов. Предложенные в диссертацииподходы для изучения наносистем могут быть применены к широкому классу объектов, чтоподчеркивает значимость, полученных в ходе проведения исследований результатов.Все же по диссертации имеются некоторые вопросы и замечания:1) Описание синтеза образцов носит несколько формальный характер и в большинстве своемпредставляет выдержки из опубликованных работ. Было бы правильнее в диссертационной работепривести некоторые обобщающие принципы, согласно которым выбирались компонентыэлектролитов, тип подложек, потенциалы осаждения и т.п.2) Там же в описании образцов читаем: «инвертированные опалы на основе никеля икобальта, исследованные в данной работе, имеют ГЦК структуру».
Это подразумевает, что могутреализовываться и другие упаковки, в частности гексагональная плотная упаковка? Если это так,то почему в работе рассматривались системы только с ГЦК упаковкой?3)НаРис.3.11,3.12приведеныкривыенамагничиваниявдольвыделенныхкристаллографических направлений в изученных системах с разной степенью спекания.
Всоответствующем тексте можно прочесть, что «перемычки перемагничиваются скачком,промежуточных неоднородных состояний не образуется». В то же время на Рис. 3.12 для образцовна основе никеля на кривых намагничивания видны особенности, которые свидетельствуют опромежуточных состояниях, например, на Рис. (б): направление [-1-11], внешнее поле -50 мТл, илина Рис. (в): направление [111], внешнее поле -25 мТл. Данные особенности никак не обсуждаютсяв диссертации.Сделанные замечания нисколько не снижают научной ценности полученных авторомрезультатов. Диссертация И. С. Дубицкого представляет законченное исследование с важныминаучнымирезультатами,вносящимисущественный5вкладвфизикуферромагнитных.
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}
