Магнітооптична група 1

Склад групи:

• Пірятинська В.Г., керівник групи, кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;

• Бєдарєв В.А., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;

• Качур І.С., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;

• Меренков Д.М., кандидат фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник;

• Попережай С.М., молодший 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 Pr_0.6La_0.1Ca_0.3MnO₃ 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