Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

       Фундаментальные поисковые исследования в области магнетизма, фазовых превращений, магнитоэлектроники и микросистемной техники

Проект РНФ № 14-22-00279 на 2014-2016 гг

(продление 2017-2018 гг)

Руководитель: В.Г. Шавров 

 

    Краткий отчёт:             2016                    2017     

 

Коллектив лаборатории магнитных явлений в микроэлектронике ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН на протяжении последних 20 лет активно проводит фундаментальные поисковые исследования по основным направлениям четырех тематических групп: Группа теоретических исследований волновых процессов в магнитных средах и структурах (1), Группа новых функциональных материалов с эффектом памяти формы и гигантским магнитокалорическим эффектом (2), Группа магнитооптики композитных наноматериалов (3), Группа магнитной сенсорики (4). Новые результаты, которые планируется получить по этим направлениям в тематических группах:

  1.  В фокусе теоретических исследований группы будут актуальные задачи взаимодействие электромагнитного излучения и магнитных тел: исследование процессов распространения, отражения затухания в слоистых структурах и метаматериалах, включающих антиферромагнитный слой. Кроме того, предполагаются работы по теоретическому и экспериментальному исследованию прецессии второго порядка намагниченности (прецессии основного состояния) в материалах, обладающих магнитоупругим взаимодействием, таких как железоиттриевый и тербиевый ферриты гранаты. Будет проверена гипотеза о возможности эффективного возбуждение мощных (до нескольких ватт) гиперзвуковых колебаний на частотах до 40 ГГц. Будут развиты теоретические подходы для описания фазовопереходного излучения при магнитных и структурных переходах в твердых телах и описания эффектов вакуумной теплопроводности в спинкалоритронных структурах под действие спинового тока, магнитного поля и в процессе фазовых переходов.
  2.  Группой новых функциональных материалов будет проведен цикл работ по созданию рекордно миниатюрных микро- и наноинструментов с эффектом памяти формы, управляемых тепловым и магнитным полем. На новой экспериментальной базе будут решаться задачи о взаимодействии реальных нанообъектов с микроинструментами в вакууме и естественных средах. Основной упор в этих исследования будет сделан на поиск материалов и эффектов, позволяющих заложить основы новых технологий микросистемной техники, обеспечивающей выполнение механических операций и совершение работы на масштабах размеров, ограниченных фундаментальными физическими пределами.
  3. Группой магнитооптики планируются исследования оптических и магнитооптических свойств нанокристаллических пленок нового семейства цинковых феррит-шпинелей, обладающих аномальными магнитными свойствами, по сравнению с монокристаллическими образцами. 
  4.  Группой магнитосенсорики будут разработаны и испытаны новые сверхчувствительные магнитомодуляционные и магнитооптические сенсоры магнитного поля на основе монокристаллических пленок ферритов-гранатов. Разрабатываемые приборы должны работать при комнатной температуре чувствительного элемента и превосходить наилучшие мировые аналоги, по чувствительности в 10 – 100 раз. В ходе проекта будет исследована принципиальная возможность применения сенсоров для создания магнитокардиографа заменяющего импортные приборы аналогичного назначения и превосходящего их по экономичности и по качеству. Отличительной чертой проекта является то, что в случае его успешного выполнения в лаборатории будет создана новая тематическая группа и открыто новое направление фундаментальных исследований.
  5. Группа спиновой калоритроники и необратимых волновых процессов в магнетиках. Предполагается сконцентрировать исследования вокруг новых проблем: - планируется исследовать низкотемпературные зависимости величины магнитного затухания в сверхчистых кристаллах феррит-гранатов в области низких температур. Ожидается, что в отсутствии примесей быстрорелаксирующих редкоземельных ионов, монокристаллы феррита-граната будут демонстрировать степенную зависимость константы магнитного затухания от температуры. Такая зависимость может привести к обнулению потерь для спинового тока в кристалле, т.е. «сверхпроводимости» спинового тока при достаточно низкой температуре; - планируется также изучить свойство теплопроводности вакуумных туннельных промежутков между металлами и полуметаллами, будет проведен поиск эффектов управления потоками тепла в таких структурах при помощи магнитного поля и при фазовых переходах. Открытие этих эффектов позволило бы создать принципиально новые подходы для разработки сверхчувствительных сенсоров и элементов спинтроники для решения задач манипулирования тепловыми потоками в микроэлектронике. 

Проект предусматривает оснащение уже существующих тематических групп и вновь создаваемой Группы спиновой калоритроники и необратимых волновых процессов в магнетиках новым оборудованием для проведения исследований, и таким образом, впервые в мире будет создан экспериментальный комплекс для исследования термодинамических и механических свойств функциональных материалов на микро- и наноуровне размеров в высоком вакууме, в широком температурном диапазоне. 

Синергетика проекта включает концентрацию усилий всего коллектива на решение задач новой 5-й группы: теоретиками лаборатории будут развиты подходы для решения задач спиновой калоритроники и фазовопереходного излучения в твердых телах; на основе методов разработанных сотрудниками лаборатории в предыдущие годы будут созданы новые материалы и структуры, в которых будет проведен поиск явления «сверхпроводимости» спинового тока и эффектов управления потоками тепла в вакуумных спинкалоритронных структурах.
Коллектив исполнителей проекта включает 20 человек, из которых 6 - сотрудники с большим стажем научной работы, 13 - молодые ученые, студенты, аспиранты и 1 докторант.