Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики научились измерять невидимые магнитные свойства
Коллектив российских ученых из МФТИ, Российского квантового центра и Крымского федерального университета представил новый метод анализа магнитной анизотропии тонких гранатовых пленок при низких температурах, основанный на измерениях ферромагнитного резонанса (FMR). Этот метод позволяет быстро и точно определять температурную зависимость констант магнитной анизотропии, что можно назвать важным шагом в развитии магноники — перспективного направления в спинтронике.
Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Железо-иттриевые гранаты давно используются в науке и технике благодаря их уникальным магнитным и оптическим свойствам. Эти материалы находят применение в магнонике, спинтронных устройствах, оптических изоляторах и датчиках магнитного поля. Однако большинство исследований таких гранатов проводилось при комнатной температуре, а измерения при низких температурах сталкивались с рядом сложностей. В частности, традиционные методы измерения магнитной анизотропии требуют прямого определения намагниченности, что становится затруднительным при использовании парамагнитных подложек, таких как гадолиний-галлиевый гранат. Это накладывает ограничения на исследование магноники при низких температурах, необходимых для приложений в квантовых вычислениях и сверхпроводниковых системах.
Магнитная анизотропия — это свойство магнитных материалов, при котором энергия системы зависит от направления намагниченности. Различают кубическую анизотропию, связанную с кристаллической структурой, и одноосную анизотропию, возникающую вследствие внутренних напряжений или особенностей роста пленки. Ферромагнитный резонанс — метод, позволяющий исследовать магнитные свойства материалов, измеряя зависимость резонансной частоты от внешнего магнитного поля. Этот метод широко применяется для определения магнитных параметров, включая константы анизотропии.
В своей работе ученые представили новый универсальный и быстрый метод расчета констант магнитной анизотропии гранатовых пленок при изменении температуры с использованием измерений ферромагнитного резонанса. Исследование проводилось на пленке, легированной висмутом, выращенной на диамагнитной подложке из иттриево-скандиево-галлиевого граната. Этот выбор подложки позволил избежать парамагнитного вклада при низких температурах, свойственного гадолиний-галлиевому гранату.
Основной задачей исследования было определение констант магнитной анизотропии при изменении температуры от 5 до 300 K. В ходе эксперимента ученые выявили, что одноосная анизотропия изменяет знак при 120 K, переходя от отрицательных значений к положительным.
Для измерений использовался векторный анализатор цепей, подключенный к гелиевому криостату замкнутого цикла. Пленка помещалась на копланарный волновод, и анализировался передаваемый сигнал.
Новый метод расчета требует широкополосных измерений ферромагнитного резонанса, в отличие от одночастотных измерений в других подходах. Он основан на том, что при перпендикулярном внешнем поле к образцу резонансная частота линейно увеличивается с увеличением поля. Тогда требуемые параметры можно оценить, используя наклон полученного графика.
Важной особенностью метода, предложенного авторами, является то, что он не требует измерения полярной или азимутальной угловой зависимости отклика ферромагнитного резонанса. Дополнительным преимуществом нового подхода является его способность проводить быстрые оценки параметров в зависимости от температуры. Его можно применять к пленкам, демонстрирующим любую частотную зависимость от внешнего магнитного поля, независимо от наличия или отсутствия «мягкой моды».
Михаил Панин, инженер лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, отметил: «Наш метод отлично подходит для проведения температурных измерений констант магнитной анизотропии в пленках ЖИГ. Он позволяет довольно быстро определять параметры магнитной анизотропии и может быть использован на установках без возможности точного контроля направления внешнего магнитного поля, так же он подходит для широкого спектра пленок. В исследуемой пленке с довольно сложным составом нам удалось обнаружить и объяснить нетипичное поведение магнитной анизотропии».
Александр Чернов, заведующий лабораторией физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, отметил: «Дальнейшие исследования группы направлены на повышение чувствительности методики ферромагнитного резонанса для изучения двумерных магнитных материалов, таких как CrCl3 и CrSBr. Разработанный в данной работе метод будет полезен для исследования тонких магнитных пленок и двумерных магнитных материалов, а также позволит ускорить разработку функциональных устройств на их основе».
В будущем новый подход будет применен к исследованию ультратонких гранатовых пленок с перпендикулярной магнитной анизотропией. Также методика может быть адаптирована для изучения новых материалов, предназначенных для квантовых вычислений и спинтронных устройств. Дальнейшие исследования будут направлены на анализ взаимодействий анизотропии с другими магнитными эффектами и изучение тонких пленок с различными ориентациями кристаллической решетки.
Telegram 
Дзен 
VK Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Квантовые эффекты помогают ученым во множестве сфер, но работать с ними не просто — степень определенности квантового мира концептуально отличается от того, что существует в классической физике. Чтобы подтвердить, что они работают с нужными квантовыми состояниями, физикам приходится постараться.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно