Отдел магнетизма

Магнитооптическая группа<



Состав группы

  • Гнатченко С.Л., руководитель группы, доктор физ.-мат. наук, профессор, академик НАН Украины;

  • Бедарев В.А., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

  • Качур И.С., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

  • Меренков Д.Н., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

  • Пирятинская В.Г., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник.


Основные направления исследований


  • Магнитооптическое исследование спонтанных и индуцированных магнитным полем фазовых переходов, процессов спиновой переориентации в магнитоупорядоченных диэлектриках, металлических магнитных сверхрешетках и наноструктурах.

  • Магнитооптические и визуальные исследования магнитонеоднородных состояний, образующихся в процессе фазовых переходов.

  • Оптическая спектроскопия магнитных диэлектриков.

  • Исследование оптических и магнитных возбуждений, магнитных и структурных фазовых переходов в антиферромагнетиках, мультиферроиках, кристаллах с различной размерностью магнитных структур.


Оборудование


  • Экспериментальная магнитооптическая установка для измерения линейного и циркулярного двупреломления света и визуального наблюдения доменной структуры в видимой области спектра в магнитных полях до 50 кЭ и температурной области 5 – 300 К.

  • Экспериментальная магнитооптическая установка для измерения полярного и меридионального эффекта Керра в магнитных полях до 50 кЭ в области температур 10 – 300 К на длине волны света 633 nm.

  • Экспериментальная установка для исследования спектров поглощения света в диапазоне длин волн 250-1200 нм в интервале температур 1.7 – 300 K в стационарных магнитных полях напряженностью до 70 кЭ.


Некоторые наиболее важные результаты:


  • Впервые обнаружены долгоживущие фотоиндуцированные изменения коэффициента поглощения света, а также фотоиндуцированный линейный дихроизм в антиферромагнитном гранате Ca3Mn2Ge3O12 в области температур T < 180 K. Основные закономерности фотоиндуцированных процессов описаны в рамках разработанной модели активных зарядов, или дырочных поляронов.

  • Обнаружено влияние линейно поляризованного света на индуцированный магнитным полем метамагнитный фазовый переход в антиферромагнитном гранате Ca3Mn2Ge3O12. Установлено, что облучение, в зависимости от ориентации плоскости поляризации света относительно кристаллографических осей, может стимулировать или подавлять метамагнитный фазовый переход.

  • Обнаружен долгоживущий фотоиндуцированный эффект, проявляющийся в изменении спектра оптического поглощения граната NaCa2Mn2V3O12 и отражающий понижение валентности ионов ванадия под действием фотооблучения. Фотоиндуцированный линейный дихроизм, обнаруженный в этом кристалле, имеет аномально большую величину.

  • Установлено, что в гранатах Ca3Ga2Ge3O12:Mn понижение концентрации марганца приводит к расширению диапазона существования фотоиндуцированных эффектов. Так, при концентрации марганца около 5% фотоиндуцированное поглощение света наблюдается вплоть до комнатных температур.

  • Обнаружено, что облучение пленок манганита Pr0.6La0.1Ca0.3MnO3 видимым светом в магнитном поле при низких температурах T < 50 K вызывает увеличение намагниченности, уменьшение электрического сопротивления и стимулирует фазовый переход из антиферромагнитного диэлектрического в ферромагнитное металлическое состояние.

  • В спектре поглощения квазидвумерного антиферромагнетика MnPS3 обнаружена экситон-магнонная структура, состоящая из чисто экситонной линии и экситон-магнонной полосы поглощения. Установлено, что в магнитном поле, направленном вдоль оси легкого намагничивания, переориентация магнитных моментов Mn2+ в базисную плоскость происходит как фазовый переход второго рода.

  • В спектре ЭПР ферробората тербия обнаружены линии, связанные с ионами Tb3+, в окружении которых находятся ростовые примеси висмута и молибдена. Определены начальные расщепления нижайших квазидублетов таких ионов Tb3+ в кристаллическом поле и в эффективном поле железа. Проведена оценка количества центров с разными типами примесей.

  • Обнаружено гигантское рассеяние света в области индуцированного магнитным полем спин-переориентационного фазового перехода в антиферромагнитном TbFe3(BO3)4. Эффект связывается с образованием двухфазного магнитно-неоднородного состояния и большой величиной эффекта Фарадея, обусловленного магнитной подсистемой ионов тербия.

  • Впервые в монокристалле TmAl3(BO3)4 экспериментально обнаружен эффект Поккельса - индуцированное электрическим полем линейное двупреломление света. Определен электрооптический коэффициент вещества.

  • На примере магнитоанизотропного кристалла TbAl3(BO3)4 показано, что редкоземельные алюмобораты могут быть перспективными хладагентами при использовании вращательного магнитокалорического эффекта.

  • Обнаружен нетривиальный поперечный эффект Зеемана в антиферромагнитном кристалле NdFe3(BO3)4. Интенсивности поляризованных компонент крамерсова дублета Nd3+ проявляют немонотонную полевую зависимость, при этом в области спин-переориентационного перехода одна из них практически исчезает. Предложена полуэмпирическая модель для описания эффекта.

  • В спектре поглощения антиферромагнетика HoFe3(BO3)4 обнаружена сильная анизотропия как интенсивностей, так и энергий оптических переходов иона Ho3+ в зависимости от направления магнитного поля в базисной плоскости кристалла. Это явление может быть связано с сильной магнитострикцией кристалла.


Международное сотрудничество:


  • Институт физики Польской академии наук, Варшава, Польша;

  • Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Красноярск, Россия.