Управление распространением спиновых волн в микроволноводе с двумерным массивом магнитных микрочастиц различной геометрии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматриваются возможности применения спиновых волн в магнонике для создания элементной базы устройств обработки, передачи и хранения информации в микроволновом и терагерцевом диапазонах. В качестве основного материала используются пленки железо-иттриевого граната, обладающие низким затуханием спиновых волн даже при нанометровых толщинах. Перспективным подходом к управлению СВ является использование двумерных массивов магнитных наноструктур, таких как цилиндры и полуцилиндры из магнетита. Проведено численное микромагнитное моделирование микроволновода с массивом цилиндров и полуцилиндров из магнетита на основе решения уравнения Ландау–Лифшица–Гильберта. Основное внимание уделено варьированию геометрических параметров и направления внешнего магнитного поля для изменения характеристик спиновых волн. Результаты моделирования открывают новые возможности для разработки магнонных устройств с высокой энергоэффективностью и компактными размерами.

Об авторах

Федор Евгеньевич Гаранин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0009-0001-4999-2958
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Анна Борисовна Хутиева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-4234-420X
SPIN-код: 5141-6049
Scopus Author ID: 57224630138
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Мария Владимировна Ломова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-7464-1754
SPIN-код: 6173-4716
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Александр Владимирович Садовников

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-8847-2621
SPIN-код: 8124-6029
Scopus Author ID: 36683238600
ResearcherId: F-6183-2012
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антферромагнетиках. М. : Наука, 1973. 591 с.
  2. Chumak A. V., Kabos P., Wu M., Abert C., Adelmann C., Adeyeye A. O., Åkerman J., Aliev F. G., Anane A., Awad A., Back C. H., Barman A., Bauer G. E. W., Becherer M., Beginin E. N., Bittencourt V. A. S. V., Blanter Y. M., Bortolotti P., Boventer I., Bozhko D. A. et al. Advances in Magnetics Roadmap on Spin-Wave Computing // IEEE Transactions on Magnetics. 2022. Vol. 58, № 6. Art. 0800172. https://doi.org/10.1109/TMAG.2022.3149664
  3. Stancil D. D., Prabhakar A. Spin Waves: Theory and Applications. New York : Springer, 2009. 348 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-77865
  4. Wang Q., Kewenig M., Schneider M., Verba R., Kohl F., Heinz B., Geilen M., Mohseni M., Lägel B., Ciubotaru F., Adelmann C., Dubs C., Cotofana S. D., Dobrovolskiy O. V., Brächer T., Pirro P., Chumak A. V. A magnonic directional coupler for integrated magnonic half-adders // Nature Electronics. 2020. Vol. 3. P. 765–774. https://doi.org/10.1038/s41928-020-00485-6
  5. Shone M. The technology of YIG film growth // Circuits Systems and Signal Process. 1985. Vol. 4. P. 89–103. https://doi.org/10.1007/BF01600074
  6. Sokolov N. S., Fedorov V. V., Korovin A. M., Suturin S. M., Baranov D. A., Gastev S. V., Krichevtsov B. B., Maksimova K. Yu., Grunin A. I., Bursian V. E., Lutsev L. V., Tabuchi M. Thin yttrium iron garnet films grown by pulsed laser deposition: Crystal structure, static, and dynamic magnetic properties // Journal of Applied Physics. 2016. Vol. 119, iss. 2. Art. 023903. https://doi.org/10.1063/1.4939678
  7. Stognij A. I., Lutsev L. V., Bursian V. E., Novitskii N. N. Growth and spin-wave properties of thin Y₃Fe₅O₁₂ films on Si substrates // Journal of Applied Physics. 2015. Vol. 118, № 2. Art. 023905. https://doi.org/10.1063/1.4926475
  8. Stognij A., Lutsev L., Novitskii N., Bespalov A., Golikova O., Ketsko V., Gieniusz R., Maziewski A. Synthesis, magnetic properties and spin-wave propagation in thin Y₃Fe₅O₁₂ films sputtered on GaN-based substrates // Journal of Physics D: Applied Physics. 2015. Vol. 48, № 48. Art. 485002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/48/485002
  9. Амельченко М. Д., Бир А. С., Огрин Ф. Ю., Одинцов С. А., Романенко Д. В., Садовников А. В., Никитов С. А., Гришин С. В. Магнитные метаповерхности с металлическими включениями // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2022. Т. 30, № 5. С. 563–591. https://doi.org/10.18500/0869-6632-003007
  10. Vansteenkiste A., Leliaert J., Dvornik M., Helsen M., Garcia-Sanchez F., Waeyenberge B. The design and verification of MuMax3 // AIP Advances. 2014. Vol. 4, iss. 8. Art. 107133. https://doi.org/10.1063/1.4899186
  11. Niculescu A.-G., Chircov C., Grumezescu A. M. Magnetite nanoparticles: Synthesis methods – A comparative review // Methods. 2022. Vol. 199. P. 16–27. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2021.04.018
  12. Trifoi A. R., Matei E., Râpă M., Berbecaru A.-C., Panaitescu C., Banu I., Doukeh R. Coprecipitation nanoarchitectonics for the synthesis of magnetite: A review of mechanism and characterization // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2023. Vol. 136. P. 2835–2874. https://doi.org/10.1007/s11144-023-02514-9
  13. Hu J., Jia F., Liu W. Application of Fast Fourier Transform // High Science and Technology. 2023. Vol. 38. P. 590–597. https://doi.org/10.54097/hset.v38i.5888
  14. Venkat G., Fangohr H., Prabhakar A. Absorbing boundary layers for spin wave micromagnetics // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018. Vol. 450. P. 34–39. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.06.057
  15. Dvornik M., Kuchko A. N., Kruglyak V. V. Micromagnetic method of s-parameter characterization of magnonic devices // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 109, iss. 7. Art. 07D350. https://doi.org/10.1063/1.3562519
  16. Bustamante-Torres M., Romero-Fierro D., Estrella-Nuñez J., Arcentales-Vera B., Chichande-Proaño E., Bucio E. Polymeric Composite of Magnetite Iron Oxide Nanoparticles and Their Application in Biomeditsine: A Review // Polymers. 2022. Vol. 14. Art. 752. https://doi.org/10.3390/polym14040752
  17. Ganapathe L. S., Mohamed M. A., Mohamad Yunus R., Berhanuddin D. D. Magnetite (Fe₃O₄) Nanoparticles in Biomedical Application: From Synthesis to Surface Functionalisation // Magnetochemistry. 2020. Vol. 6, iss. 4. Art. 68. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry6040068
  18. Włodarczyk A., Gorgoń S., Radoń A., Bajdak-Rusinek K. Magnetite Nanoparticles in Magnetic Hyperthermia and Cancer Therapies: Challenges and Perspectives // Nanomaterials. 2022. Vol. 12, iss. 11. Art. 1807. https://doi.org/10.3390/nano12111807
  19. Petrov K. D., Chubarov A. S. Magnetite Nanoparticles for Biomedical Applications // Encyclopedia. 2022. Vol. 2, iss. 4. P. 1811–1828. https://doi.org/10.3390/encyclopedia2040125
  20. Bilgic A., Cimen A. Two Novel BODIPY-Functional Magnetite Fluorescent Nano-Sensors for Detecting of Cr(VI) Ions in Aqueous Solutions // Journal of Fluorescence. 2020. Vol. 30, № 4. P. 867–881. https://doi.org/10.1007/s10895-020-02559-2
  21. Bilgic A., Cimen A. A Highly Sensitive and Selective ON-OFF Fluorescent Sensor Based on Functionalized Magnetite Nanoparticles for Detection of Cr(VI) Metal Ions in the Aqueous Medium // Journal of Molecular Liquids. 2020. Vol. 312. Art. 113398. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113398
  22. Mbeh D. A., França R., Merhi Y., Zhang X. F., Veres T., Sacher E., Yahia L. In Vitro Biocompatibility Assessment of Functionalized Magnetite Nanoparticles: Biological and Cytotoxicological Effects // Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 2012. Vol. 100A. P. 1637–1646. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34096

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).