Спецкурсы
Введение в физику мультиферроиков
Лектор
Сергей Сергеевич Кротов
Профессор, д.ф.-м.н.
Аннотация
В курсе рассматриваются основные особенности поведения и свойства активно исследуемых в последние 10-20 лет кристаллических систем — мультиферроиков. Как известно, мультиферроики являются особыми представителями многофункциональных систем, в которых сосуществуют два или более коллективных упорядочений, например, ферро-(антиферромагнитного), сегнето-(антисегнетоэлектрического), ферроэластического, магнитоструктурного. Все это является многообещающим для практических приложений и дает повод обсуждать варианты конструкций маломощных и быстродействующих преобразователей и логических элементов, сенсоров, элементов памяти, устройств нового поколения для спинтроники.
Программа курса
- Магнитоэлектрические эффекты и физика мультиферроиков
- Магнитоэлектрические эффекты в кристаллах.
- Микроскопическая несовместимость (антагонизм) сегнетоэлектричества и магнетизма.
- Возможные механизмы, способные соединить магнетизм и сегнетоэлектричество.
- Подходы, обеспечивающие сосуществование сегнетоэлектричества и магнетизма
- Независимые упорядочивающиеся системы.
- Сегнетоэлектричество, индуцированное уединенными электронными парами.
- Механизм сегнетоэлектричества, индуцированного уединенными электронными парами.
- Мультиферроик BiFeO3.
- Сегнетоэлектричество, наведенное спиральным спиновым упорядочением.
- Соображения симметрии.
- Микроскопические механизмы. Обратное взаимодействие Дзялошинского — Мория.
- Экспериментальная реализация и физические системы.
- Одномерная спирально-упорядоченная цепочка спинов.
- Двумерная система спирально-упорядочивающихся спинов.
- Трехмерная система спирально-упорядочивающихся спинов.
- Мультиферроики при комнатной температуре.
- Спиновые спиральные магнетики, управляемые электрическим полем.
- Сегнетоэлектричество в СО системах.
- Зарядовая фрустрация в LuFe2O4.
- Зарядово-орбитальное упорядочение в манганитах.
- Сосуществование зарядового упорядочения «на узлах» и «на связях».
- Зарядовое упорядочение и магнитострикция.
- Сегнетоэлектричество, наведенное соразмерным антиферромагнитным порядком.
- Элементарные возбуждения в мультиферроиках: электромагноны
- Теоретическое рассмотрение.
- Электромагноны в спиновых спирально-упорядоченных манганитах (Tb/Gd)MnO3.
- Электромагноны в фрустрированных магнетиках RMn2O5.
- Циклоидальные электромагноны в BiFeO3.
- Ферротороидные системы
- Ферротороидное упорядочение.
- Магнитоэлектрические эффекты в ферротороидных системах.
- Наблюдение ферротороидных доменов.
- Практические применения мультиферроиков
Литература
- Ж. К. Толедано, П. Толедано. Теория Ландау фазовых переходов. М.: «Мир». 1994.
- И. Е. Дзялошинский // ЖЭТФ 19, 960 (1964).
- H. Schmid / Introduction to the proceedings of the 2nd international conference on magnetoelectric interaction phenomena in crystals, MEIPIC-2 // Ferroelectrics 161, 1 (1994).
- M. Fiebig / Revival of the magnetoelectric effect // J. Phys. D 38, R1 (2005).
- А. М. Кадомцева, С. С. Кротов, Ю. Ф. Попов, Г. П. Воробьев / Изучение особенностей магнитоэлектрического поведения семейства мультиферроиков RMn₂O₅ в сильных магнитных полях (Обзор) // ФНТ 32, 933 (2006).
- A. B. Harris / Ferroelectricity induced by incommensurate magnetism (invited) // J. Appl. Phys. 99, 08E303 (2006)
- A. B. Harris and G. Lawes, in The Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, edited by H. Kronmuller and S. Parkin (Wiley, New York, 2007).
- S.-W. Cheong, and M. Mostovoy / Multiferroics: a magnetic twist for ferroelectricity // Nat. Mater. 6, 13 (2007).
- D. I. Khomskii / Classifying multiferroics: Mechanisms and effects // Physics 2, 20 (2009).
- K. F. Wang, J.-M. Liu, and Z. F. Ren / Multiferroicity: the coupling between magnetic and polarization orders // Adv. Phys. 58, 321 (2009).
- С. С. Кротов, И. В. Шнайдштейн, Феноменология магнитно-индуцированного сегнетоэлектричества. М.: Изд-во МГУ. 2011.