МОСКВА, 13 декабря. /ТАСС/. Российские и ирландские ученые разработали теоретический подход, позволяющий просчитывать характер взаимодействий магнитных наночастиц и микрочастиц с переменными полями сверхвысокой частоты. Результаты проведенных учеными расчетов и раскрытые ими закономерности помогут создать новое поколение запоминающих устройств, томографов и сенсоров, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Мы фактически заглянули внутрь спиновых процессов, которые происходят быстрее, чем мигание глаза. Это как открытие новой Вселенной, спрятанной внутри крошечной магнитной частицы», — пояснил младший научный сотрудник лаборатории терагерцовой спинтроники МФТИ (Долгопрудный) Антон Титов, чьи слова приводит Центр научной коммуникации МФТИ.
Как отмечают Титов и его коллеги, разработка быстродействующих устройств на базе магнитных материалов требует понимания, как эти вещества взаимодействуют с высокочастотными переменными магнитными полями. Это связано с тем, что перемены в свойствах магнитных материалов при приложении к ним внешних полей происходят не мгновенным образом, при этом характер этих сдвигов зависит от текущего состояния объекта.
Многие из этих перемен носят нелинейный характер, что затрудняет их прогнозирование и учет в работе систем памяти, сенсоров и других приборов, где могут использоваться высокочастотные магнитные поля. Российские физики и их коллеги из Ирландии разработали математическую модель на базе модифицированного уравнения Ландау-Лифшица-Гильберта, которая позволяет максимально точно просчитывать взаимодействия ферромагнитных наночастиц с переменными полями сверхвысокой частоты.
Этот подход позволил ученым буквально «препарировать» поведение намагниченности ферромагнитной наночастицы и разложить ее колебания на отдельные гармонические составляющие. Их последующее изучение раскрыло несколько ранее неизвестных особенностей в реакции магнитных наноструктур на быстрые перемены в свойствах внешних магнитных полей, а также более точно описать процесс перемагничивания на крайне высоких частотах, оценить мощность тепловых потерь за цикл перемагничивания.
Также ученые обнаружили, что характер влияния предыдущих состояний магнитных наночастиц на новые перемены в их свойствах может значительно изменяться в зависимости от мельчайших изменений условий эксперимента. По словам физиков, это напоминает сложную игру света и тени в калейдоскопе, где малейшее движение руки способно полностью изменить картину. Эту особенность необходимо учитывать при дальнейшем изучении свойств магнитных материалов и разработке устройств на их основе, подытожили исследователи.
