Незвичайні доменні стінки в геликоидальных магнетиках

Доменну стінку порівняно легко представити в коллинеарном магнетику, де протилежно спрямовані намагніченості доменів повинні бути з’єднані областю, в якій магнітний момент поступово повертається від одного напрямку до іншого.

У природі існують і більш складні магнетики, в яких магнітний порядок не тільки неколлинеарный, але і гелікоїдальний (рис. 1). Як же виглядають домени в таких матеріалах (FeSi:Co, MnSi та ін), де в відсутність доменів є непростою магнітний порядок? На це питання спробували відповісти автори [1], які встановили, що в геликоидальных магнетиках структура доменних стінок сильно відрізняється від звичних блоховской і неелевской моделей.

Рис. 1. Різні типи гелікоїдального впорядкування спінів.

Рис. 2. Антихиральные двійники, складові доменну стінку геликоидальном магнетику.

Наприклад, хоча без магнітної анізотропії ці доменні стінки не існують, від її величини їх конфігурація (ширина і енергія) практично не залежить. Крім того, доменні стінки завжди розділені на два антиподи (антихиральные двійники), між якими спостерігається регулярна закрученность (вихрова структура) намагніченості (рис. 2) [2].

Розрахунки, що враховують магнітну анізотропію, антисимметричное і симетричне обмінне взаємодії, показали, що в центросимметричных кристалах доменні стінки можуть бути представлені, як на рис. 3, а в кристалах, де відсутній центр інверсії, як на рис. 4.

Рис. 3. Доменні стінки в центросимметричном геликоидальном магнетику:
a – поперечний переріз стінки Хуберта;
b – вихор, паралельний геликоидальной осі, в системі, де намагніченість обертається в площині малюнка;
c – вихрова стінка, закріплена під кутом до осі геликоидальной
(стрілки позначають орієнтацію намагніченості)

Рис. 4. Доменні стінки в нецентросимметричном
геликоидальном магнетику.
Теоретично розраховані доменні стінки
зліва без вихорів, праворуч – з вихорами.

В обох типах кристалів (з центром і без центру інверсії) доменні стінки складаються з регулярного набору вихрових ліній і переважно являють собою двовимірні системи. Доменних стінок притаманна періодичність уздовж стінки. На наш погляд, вона пов’язана з періодичністю кристала і тому може бути названа вторинним рельєфом Пайерлса. В роботі [2] було поставлено питання також і про динаміку доменних стінок в геликоидальных магнетиках. Виявилося, що крім традиційного впливу дефектів структури, на рухливість доменних стінок (їх відкріплення від дефектів) впливає вторинний рельєф Пайерлса. Причому його дія дуже незвично: воно полягає у більш легкому відкріпленні від дефектів. Виходить, що два фактори (дефекти структури і рельєф Пайерлса), кожен з яких надає гальмівну дію на доменні стінки, разом послаблюють одне одного. Зазначимо, що доменні стінки мають і багатьма іншими привабливими властивостями в мультиферроиках і ферромагнетиках з геликоидальной впорядкованістю спінів. Наприклад, їх рухом можна керувати за допомогою електричного поля, оскільки вони володіють певною електричною поляризацією. Це начебто відкриває нові горизонти створення ефективних структур з перемикається намагніченістю. Проте, наскільки відомо з літератури, в експериментах електричним полем чомусь не вдається перемикати намагніченість в молекулярних металоорганічних геликоидальных магнетиках. Не вдається знайти повідомлень про це і для металевих сплавів.

О. Коплак

1. F. Li et al., Phys. Rev. Lett. 108, 107203 (2012).

2. B. Roostaei, arXiv:1303.4780

 

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *