@magn_msu

Результаты года

2025-12-30T18:34:12.325Z

Среди наиболее значимых результатов за год можно выделить:

- Впервые для систем CoFeB-LiNbO₃ предложена иерархия порогов, разделяющих геометрический перколяционный переход, переход "металл-диэлектрик" и возникновение дальнего магнитного порядка.

Это фундаментальный результат, критически важный для понимания и управления свойствами мемристоров и спинтронных устройств.

- Обнаружен и описан механизм ускорения диффузии водорода через кобальтовую аморфную мембрану в кислой среде, связанный с образованием двух адсорбированных атомарных форм водорода.

Это дает новый инструмент для целенаправленного изменения магнитных и механических свойств аморфных металлов.

- Экспериментально доказано решающее влияние подвижности магнитных микрочастиц в полимерной матрице на величину магнитоэлектрического отклика в слоистых структурах. Показано, что наночастицы, в отличие от микрочастиц, создают эффект только в градиентном поле, что углубляет понимание природы магнитоэлектричества в гетерогенных системах.

- Получены новые экспериментальные результаты, на основе которых была построена феноменологическая модель, описывающая релаксационные процессы намагниченности в тонких пленках с перпендикулярной магнитной анизотропией.

- Построено точное решение типа Флоке для многослойной системы с вращающийся намагниченностью одного слоя в рамках теоретических исследований обратного спинового эффект Холла в многослойных системах со спиновой накачкой.

- Созданы интеллектуальные биоразлагаемые носители на основе гиалуроната и полиакрилата, которые разрушаются под действием специфического фермента.

Это открывает путь к созданию систем адресной доставки с контролируемым высвобождением активных веществ и магнитным управлением.

- Разработана и апробирована новая платформа для массового производства полимерных микророботов в форме бактериальных жгутиков. Их движение эффективно управляется внешним магнитным полем, что является значительным шагом в создании микроустройств для биомедицины (доставка препаратов, микроманипуляции).

Мультиферроики в магнетизме

2025-11-06T09:31:08.204Z

Мультиферроики – материалы, обладающие взаимосвязанными несколькими типами подструктурных упорядочений, например, ферромагнитным и сегнето- (ферро-) электрическим. С помощью магнитного поля в таких материалах можно индуцировать сегнетоэлектрическую поляризацию. В рамках проекта исследуются слоистые материалы, которые за один цикл переменного поля могут индуцировать сигнал несколько сотен мВ.

Схематическое изображение взаимовлияния нескольких типов упорядочения в материале

В чем преимущество предлагаемых слоистых мультиферроиков?
Преимущество заключается в использовании полимерных компонент – пьезополимера и магнитного эластомера. В отличие от мультиферроиков с высокими модулями Юнга, гибкая архитектура позволяет адаптировать проектируемое устройство к криволинейным поверхностям, например, коже или корпусам машин.
Как происходит преобразование?
Принципиальный механизм магнитоэлектрического преобразования заключается в следующем: слой магнитного эластомера (полимера с внедренным ферромагнитными частицами) деформируется в магнитном поле и за счет неразрывной связи с пьезополимерным слоем происходит и его деформация – и возникает соответствующее электрическое напряжение в результате пьезоэффекта.
Что из прикладного делаем в лаборатории?
- разрабатываем измерительную ячейку для определения мощности преобразователя энергии, а также схему для преобразования энергии, преобразования переменного сигнала с композитной структуры в постоянное напряжение;
- разрабатываем много-резонансные системы и миниатюризируем систему с сохранением порядка выходного сигнала.

к.ф.-м.н. Макарова Л.А. и студент 5-го курса Мусаев Михаил на постерной сессии конференции IBCM-2025

Квантовый магнетизм? Масло масляное!

2025-10-31T14:38:56.550Z

Весь магнетизм по своей природе квантовый. И это не красивая метафора, а прямое следствие одной фундаментальной физической теоремы — теоремы Бора — ван Лёвен.

Классический мир: электроны как шарики.

Представим, что электроны — это маленькие заряженные шарики, которые движутся по законам классической механики Ньютона.
Пусть они находятся в тепловом равновесии и двигаются как угодно, сталкиваясь между собой и с атомами вещества.

Теперь добавим магнитное поле. Оно заставляет электроны двигаться по закрученным траекториям (спиралям), но важно заметить: магнитное поле не совершает работу — оно не изменяет энергию частиц, а только направление их движения.

С точки зрения статистической физики, вероятности всех возможных состояний электронов описываются распределением Максвелла–Больцмана.
Если посчитать средний магнитный момент системы (то есть «взвесить» все возможные состояния по их вероятности), получится неожиданно простое и жёсткое утверждение: В классической физике магнитное упорядочение невозможно!

Средний магнитный момент оказывается точно равен нулю.
Это означает, что классическая система заряженных частиц не может обладать собственным магнетизмом.

Ни парамагнетизма, ни диамагнетизма, ни тем более ферромагнетизма — ничего.
Именно это и утверждает теорема Бора — ван Лёвен (названа в честь Нильса Бора и Хендрики ван Лёвен), сформулированная в начале XX века.

Откуда тогда берётся магнетизм?

Но ведь магнетизм существует! Мы видим его повсюду — от магнитов на холодильнике до магнитных доменов в материалах и работы жёстких дисков.
Значит, в классическом описании чего-то не хватает.

И действительно — всё меняется, если ввести квантовые свойства электронов.
В квантовой механике у электрона есть:
• спин — собственный магнитный момент частицы,
• квантуемые орбитальные состояния в атомах,
• и принцип Паули, который определяет, как электроны могут располагаться по уровням.

Магнитное поле в квантовом мире изменяет энергию электронов, появляются дискретные энергетические уровни (так называемые уровни Ландау), и система уже может иметь ненулевой магнитный момент. Квантование уровней Ландау нарушает главное условие теоремы — непрерывность энергетического спектра.

То есть именно квантовые эффекты рождают магнетизм.

Вязкий магнетизм

2025-10-05T16:36:23.073Z

Почему это интересно?

Магнитная вязкость — это явление, связанное с тем, что изменение магнитного состояния материалов происходит медленнее, чем внешнее воздействие. Хотя отдельные магнитные моменты могут переворачиваться очень быстро — за наносекунды, в твердых телах изменения магнитного состояния иногда растягиваются на минуты, часы и даже дни. Понять и предсказать, в каких именно материалах и при каких условиях возникают такие долгие процессы, пока что очень сложно.

Сложность исследования магнитовязкостных процессов заключается в необходимости комплексного учёта различных физических механизмов: тепловой активации доменных стенок, взаимодействий в структурно-неоднородных средах, процессов магнитного гистерезиса и дисперсии констант магнитокристаллической анизотропии в поликристаллических образцах и т.д.
В рамках проекта студенты и сотрудники кафедры:

-собирают новое экспериментальное оборудование;

-проводят in situ измерения магнитных свойств материалов в процессе кристаллизации изучаемых сплавов;

-строят феноменологические теории для объяснения наблюдаемых эффектов.

Почему это важно? Магнитные материалы используются повсеместно — в сенсорах, преобразователях, катушках индуктивности, системах хранения информации. И именно процессы вязкого магнетизма влияют на то, как надёжно и точно работают эти устройства. Понимание и управление такими явлениями помогает создавать более эффективные и долговечные технологии.