Основные работы последних лет

car2_fmya.jpg

 

    1. Отработана технология термического напыления наноструктур Fe/Si с контролем толщины и состава слоев in situ методами электронной дифракции, электронной спектроскопии, эллипсометрии. Разработан и изготовлен оригинальный самодельный аналитический-технологический комплекс «магнитоэллипсометр» для сверхвысоковакуумного получения и in situ исследования методами спектральной эллипсометрии и керровской магнитометрии.

 Определены энергия активации и коэффициент диффузии

Рис. 1. Извлечение параметров твердофазного синтеза силицида в интерфейсе Fe/Si из необратимых СКВИД измерений намагниченности структур Fe/Si при высоких температурах.

    1. Впервые исследованы структура и свойства планарного ансамбля наночастиц никеля, имплантированных в диоксиде кремния, получены точные выражения анизотропии и ее зависимости от плотности заполнения частиц, выявлены особенности магнитного резонанса, обнаружены резонансы в оптических и магнитооптических спектрах, обусловленные размерами частиц. В результате комплексного экспериментального исследования структуры (рис. 2), магнитных и магнитооптических (рис. 3) свойств наночастиц ферритов, формирующихся в стёклах, допированных переходными и редкоземельными элементами, даны рекомендации для разработки магнитооптических элементов на основе стекол для практически важной спектральной области 1,0-1,5 мкм.

fmya2.gif

Рис. 2. TEM фото частиц в стекле, допированном Fe2O3 и MnO. Рис. 3. МКД спектры оксидов железа и стекла, допированного Fe2O3 и Ho2O3

    1. fmya3.jpgРазработана и находится в стадии изготовления в синхротроном центре РНЦ «Курчатовский институт» станция для измерения спектров магнитного кругового и линейного дихроизма, а также для исследований по магнитной рефлектометрии в рентгеновском диапазоне (3-30 Кэв, диапазон температур 4-350 К).

       

      Исследованы оптические и магнитооптические свойства стёкол и кристаллов алюмоборатов и ферроборатов, содержащих редкоземельные элементы. Обнаружено, что температурная зависимость магнитооптической активности (МОА) электронных переходов внутри 4f оболочки (f-f переходы) может сильно отличаться от закона Кюри-Весса. Показано, что МОА запрещённых f-f переходов может содержать несколько вкладов различной величины и знака, соответствующих разрешённым переходам, у которых запрещённый переход заимствует интенсивность. Соотношение этих вкладов зависит от КП и от температуры.


      fmya4.gifПри исследовании спектров поглощения кристаллов алюмоборатов и ферроборатов обнаружено, что в температурном поведении параметров некоторых f-f переходов присутствуют особенности, отсутствующие в температурном поведении основного состояния. Например, в TbFe3(BO3)4 обнаружено скачкообразное расщепление одной из линий поглощения в районе температуры Неля (рис. 4). Это явление было предложено объяснить изменением равновесной конфигурации локального окружения редкоземельного иона в процессе электронного перехода.

       


fmya5.gif

  1. Исследована взаимосвязь изменений магнитных, транспортных и оптических свойств ряда магнитоупорядоченных мотовских диэлектриков, в том числе под высоким давлением в семействе монокристаллов бороксидов: кальцитов MeBO3 (Me=Fe, Cr, V), хантитов GdFe3(BO3)4, людвигитов Co3-xFexO2BO3. Развита многоэлектронная теория спиновых кроссоверов при высоких давлениях в моттовских диэлектриках.

    Разработан обобщенный метод сильной связи LDA+GTB для расчета зонной структуры систем с сильными электронными корреляциями. Для купратов La2-xSrxCuO4 найдена последовательность квантовых фазовых переходов при переходе от мотовского диэлектрика до нормального металла за счет допировия (рис. 6), и в рамках теории среднего поля для сверхпроводимости получены вклады одного порядка от магнитного и фононного механизмов спаривания. Для манганитов La1-xCaxMnO3 в области оптимального допирования x~0,3 показано, что ферромагнитная фаза является магнитным полуметаллом со 100% спиновой поляризацией носителей. Для LaCoO3 LDA+GTB расчеты объяснили спиновый переход при Т=150 К в температурной зависимости восприимчивости и постепенную металлизацию при высоких температурах Т=600К, а также предсказали большое магнитосопротивление и переход в металлическое состояние в сильных магнитных полях.


    Рис. 5. Изменение края и основных линий в спектре оптического поглощения VBO3 под давлением. Для сравнения приведены данные для FeBO3. Рис. 6. Изменения топологии поверхности Ферми La2-xSrxCuO4 с ростом концентрации допирования приводят к двум квантовым фазовым переходам Лифшица.

  2. На основании квантовохимических расчетов в основном и возбужденном состоянии уточнены структура и механизм флуоресценции автивного центра белка обелина, выявлена роль электронных корреляций в формировании структуры.

     

    fmya6.gif

    Рис. 7. Исследование переноса протона в процессе флуоресценции белка обелина.

 

car3_fmya.jpg

  • С использованием трехкамерной установки молекулярно-лучевой эпитаксии синтезированы магнитные мультислойные системы Fe/Dy, Ni/Dy, Fe/Si — наноструктуры с контролируемыми магнитными, оптическими и магнитооптическими свойствами.
  • Исследования магнитооптических характеристик неоднородных материалов с нанометровыми структурными элементами: мультислойных пленок, аморфных стекол с нанометровыми магнитными включениями, оксидных стекол, активированных редкоземельными элементами (Pr, Dy) и других.
  • Наиболее полно исследованы здесь мультислойные пленки, состоящие из ферромагнитных слоев толщиной 1-2 нм, разделенных слоями диэлектрика (например, Co/SiO2) различной толщины (например, Co/SiO2).
  • Основной полученный результат — значительное усиление эффекта Фарадея в ультрафиолетовой области спектра, по сравнению с пленками чистого металла. Ожидается, что активированные редкими землями оксидные стекла окажутся полезными для приложений в ультрафиолетовой оптике.
  • Стекла с включениями магнитных наночастиц — область совместных исследований с ГОИ им. С. И. Вавилова (С. Петербург). Магнитные частицы размерами 5-10 нм спонтанно образуются в стеклянной матрице, допированной окислами парамагнитных оксидов металлов при термообработке. В результате эффект Фарадея в них становится сравнимым с ферро- и ферримагнитными средами, то есть резко возрастает. В сочетании с прозрачностью в ближнем инфракрасном диапазоне это делает их перспективными кандидатами для приложений в актуальном сейчас диапазоне 1.3-1.5 мкм.
  • Разработка новой установки для исследований рентгеновского линейного и циркулярного дихроизма в магнитных пленках и мультслойных структурах совместно с Международным центром синхротронного излучения в Институте ядерной физики СО РАН (Новосибирск).
  • Выращивание монокристаллов A1-xFexBO3 (A = Ti, V, Cr) с целью исследования нового магнитного и электронного фазового перехода, а также эффекта гигантского магнитосопротивления в них.
  • Комплексные теоретико-экспериментальные исследования эффекта колоссального магнитосопротивления; сравнительное изучение механизмов этого эффекта в манганитах и хромовых халькошпинелях.
  • Развитие обобщенного подхода сильной связи в задаче электронной структуры твердого тела, с точным учетом сильных электронных корреляций. Расчет концентрации и зависящей от температуры зонной структуры квазичастиц в оксидах меди и манганитах.
  • Теоретические исследования магнитных механизмов и симметрии щели для сверхпроводимости, индуцированной ферромагнитными спиновыми флуктуациями; сравнительный анализ сверхпроводимости в оксидах меди и рутения, разработка микроскопической модели сосуществования ферромагнетизма с слоях RuO2 и сверхпроводимости — в слоях CuO2 для RuSr2GdCu2O8.
  • Первопринципные и полуэмпирические расчеты электронной структуры и молекулярной динамики эндо- и экзоэдральных металлофуллереновых комплексов.