Спектральні характеристики магнітовпорядкованих низькорозмірних нано- та мікрооб’єктів в обмінному наближенні

Побудовано теорію поширення спінових хвиль у двопідгратковому антиферомагнетику з одноосьовою магнітною анізотропією та в феромагнітних наносистемах у формі сферичної нанооболонки, нанооболонки у формі еліпсоїду обертання («нанорис»), циліндричної нанотрубки кругового (круговий циліндр) та еліптичного (еліптичний циліндр) перерізу, а також для довільної феромагнітної наносистеми з трансляційною симетрією. Знайдено рівняння для магнітного потенціалу цих хвиль у відповідних наносистемах у магнітостатичному наближенні з урахуванням обмінної взаємодії, магнітної диполь-диспольної взаємодії, ефектів магнітної анізотропії та дисипації.

Отримані розв’язки рівняння, дисперсійні співвідношення для таких наносистем, а також спектр хвильових чисел для деяких наносистем. Розглянуто одноосьові феромагнітні наносистеми як типу «легка вісь», так і типу «легка площина». Досліджено вплив спін-поляризованого струму на спінові хвилі у таких наносистемах. Отримано тривимірні нелінійні розв’язки рівняння Ландау-Ліфшиця для спінових хвиль для обох типів одноосьового антиферомагнетика – як «легка вісь», так і «легка площина».

Розроблено новий метод керування напрямками та інтенсивністю поширення обмінних спінових хвиль шляхом їх керованого заломлення в неоднорідних феромагнітних структурах типу спінових лінз. Наведені умови, за яких спінова лінза може бути двофокусною завдяки наявності ефекту двопроменезаломлення. Отримані характеристики польових і частотних залежностей показників заломлення відповідних гілок спінових хвиль та фокусних відстаней спінових лінз, створених на основі двохосьових феромагнетиків у зовнішньому постійному однорідному магнітному полі. Показано можливість регулювання прозорості подібних неоднорідностей, що дозволяє використовувати їх і як лінзи, і як дзеркала в залежності від величини зовнішнього поля та частоти хвилі. Це особливість дає змогу використовувати структури з подібною межею як високочутливі датчики зміни характеристик магнітних середовищ або зовнішніх умов, в яких вони знаходяться. Також показано, що подібні процеси можуть бути причиною генерації нелінійних спінових збуджень, зокрема спінових солітонів.