Відділ магнетизму
 
 

             Магнітооптична група

 

Склад групи:

  1. Гнатченко С.Л., керівник групи, доктор фіз.-мат. наук, професор, академік НАН України;
  2. Бєдарєв В.А., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;
  3. Качур І.С., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;
  4. Меренков Д.М., кандидат фіз.-мат. наук, науковий співробітник;
  5. Пірятинська В.Г., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;

 

Основні напрямки досліджень:

  • магнітооптичне дослідження спонтанних і індукованих магнітним полем фазових переходів, процесів спінової переорієнтації в магнітовпорядкованих діелектриках, металевих магнітних надгратках і наноструктурах;
  • магнітооптичні і візуальні дослідження магнітонеоднорідних станів, що утворюються в процесі фазових переходів;
  • оптична спектроскопія магнітних діелектриків; дослідження оптичних і магнітних збуджень, магнітних і структурних фазових переходів в антиферомагнетиках, мультифероїках, кристалах з різною розмірністю магнітних структур.

Устаткування:

 

  • експериментальна магнітооптична установка для вимірювання лінійного і циркулярного двозаломлення світла і візуального спостереження доменної структури у видимій області спектру в магнітних полях до 50 кЕ і температурній області 5 – 300 К;
  • експериментальна магнітооптична установка для вимірювання полярного і меридіонального ефекту Керра в магнітних полях до 50 кЕ в області температур 10 – 300 К на довжині хвилі світла 633 нм;
  • експериментальна установка для дослідження спектрів поглинання світла в діапазоні довжин хвиль 250-1200 нм в інтервалі температур 1.7 – 300 K в стаціонарних магнітних полях напруженістю до 70 кЕ.  

   Деякі найбільш важливі результати:

 

  • Вперше виявлено довгоживучі фотоіндуковані зміни коефіцієнта поглинання світла, а також фотоіндукований лінійний дихроїзм в антиферомагнітному гранаті Ca3Mn2Ge3O12 в області температур T < 180 K. Основні закономірності фотоіндукованих процесів описані в рамках розробленої моделі активних зарядів, або діркових поляронів.
  • Виявлено вплив лінійно поляризованого світла на індукований магнітним полем метамагнітний фазовий перехід в антиферомагнітному гранаті Ca3Mn2Ge3O12. Встановлено, що опромінення, в залежності від орієнтації площини поляризації світла відносно кристалографічних осей, може стимулювати або пригнічувати метамагнітний фазовий перехід.
  • Виявлено довгоживучий фотоіндукований ефект, що проявляється в зміні спектру оптичного поглинання гранату NaCa2Mn2V3O12 і відображає пониження валентності іонів ванадію під дією фотоопромінення. Фотоіндукований лінійний дихроїзм, виявлений в цьому кристалі, має аномально велике значення.
  • Встановлено, що в гранатах Ca3Ga2Ge3O12:Mn пониження концентрації марганцю приводить до розширення діапазону існування фотоіндукованих ефектів. Так, при концентрації марганцю близько 5% фотоіндуковане поглинання світла спостерігається аж до кімнатних температур.
  • Виявлено, що опромінення плівок манганіту Pr0.6La0.1Ca0.3MnO3 видимим світлом в магнітному полі при низьких температурах T<50 K приводить до збільшення намагніченості, зменшення електричного опору і стимулює фазовий перехід з антиферомагнітного діелектричного у феромагнітний металевий стан.
  • В спектрі поглинання квазідвовимірного антиферомагнетика MnPS3 виявлена екситон-магнонна структура, що складається з чисто екситонної лінії і екситон-магнонної смуги поглинання. Встановлено, що в магнітному полі, направленому вздовж осі легкого намагнічування, переорієнтація магнітних моментів Mn2+ в базисну площину відбувається як фазовий перехід другого роду.
  • В спектрі ЕПР ферроборату тербію TbFe3(BO3)4 виявлено лінії, пов'язані з іонами Tb3+, в оточенні яких знаходяться ростові домішки вісмуту і молібдену. Визначені початкові розщеплення найнижчих квазідублетів таких іонів Tb3+ в кристалічному полі і в ефективному полі заліза. Проведена оцінка кількості центрів з різними типами домішок.
  • Виявлено гігантське розсіювання світла в області індукованого магнітним полем спін-переорієнтаційного фазового переходу в антиферомагнітному TbFe3(BO3)4. Ефект пов'язується з утворенням двофазного магнітно-неоднорідного стану і значною величиною ефекту Фарадея, обумовленого магнітною підсистемою іонів тербію.
  • Вперше в монокристалі TmAl3(BO3)4 експериментально виявлений ефект Покельса - індуковане електричним полем лінійне двозаломлення світла. Визначено електрооптичний коефіцієнт речовини.
  • На прикладі магнітоанізотропного кристалу TbAl3(BO3)4 показано, що рідкісноземельні алюмоборати можуть бути перспективними холодоагентами при використанні обертального магнітокалоричного ефекту.
  • Виявлено нетривіальний поперечний ефект Зеемана в антиферомагнітному кристалі NdFe3(BO3)4. Інтенсивності поляризованих компонент крамерсового дублету Nd3+ проявляють немонотонну польову залежність, при цьому в області спін-переорієнтаційного переходу одна з них практично зникає. Запропонована напівемпірична модель для опису ефекту.
  • В спектрі поглинання антиферомагнетика HoFe3(BO3)4 виявлена сильна анізотропія як інтенсивностей, так і енергій оптичних переходів іону Ho3+ в залежності від напряму магнітного поля в базисній площині кристалу. Це явище може бути пов'язане з сильною магнітострикцією кристалу.

Міжнародне співробітництво:

 

  • Інститут фізики Польської академії наук, Варшава, Польща;
  • Інститут фізики ім. Л.В. Киренського Сибірського відділення Російської академії наук, Красноярськ, Росія