Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2023, № 4 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Nontrivial dynamics of spins under the action of mutually perpendicular constant and variable magnetic fields

M.R. Zhumaev1, M.Z. Sharipov1, V.G. Shavrov2, V.V. Koledov2, V.I. Scheglov2, M.N. Rizokulov1

1 Bukhara Engineering and Technology Institute, Uzbekistan, Uzbekistan
2 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2023.4.7 UDC 537.536 EDN FEBBGW

Abstract

The paper considers the nontrivial dynamics of a spin when it is simultaneously affected by a constant magnetic field directed along the Z axis and a variable one applied to the XOY plane. It is shown that coupled oscillations of all components of the magnetic moment (or magnetization) arise in this case. In other words, it becomes possible to control the orientation of the magnetic moment. Further, it was found that this possibility remains even in the case of two constant magnetic fields - when they are perpendicular to each other. In the latter case, elliptical precessions of magnetic moments occur in planes perpendicular to the applied fields, the amplitudes of which can be changed by means of constant magnetic fields.

  • Landau-Lifshitz equation
  • coupled oscillations of the magnetic moment components
  • temporal orientation of magnetization
  • circular and elliptical precession of magnetic moments
  • possibility of controlling the orientation of the magnetic moment
Аннотация (на русском)

Нетривиальная динамика спинов под действием взаимно перпендикулярных постоянных и переменных магнитных полей

В работе рассмотрена нетривиальная динамика спина, когда на него одновременно действуют постоянное магнитное поле, направленное по оси Z, и переменное, приложенное в плоскости XOY. Показано, что в этом случае возникают связанные колебания всех компонент магнитного момента (или намагниченности). Иначе говоря, появляется возможность управления ориентацией магнитного момента. Далее обнаружено, что такая возможность сохраняется даже в случае двух постоянных магнитных полей - когда они перпендикулярны друг к другу. В последнем случае возникают эллиптические прецессии магнитных моментов в плоскостях перпендикулярных приложенным полям, амплитуды которых можно изменять посредством постоянных магнитных полей.

For citation

Zhumaev M.R., Sharipov M.Z., Shavrov V.G., Koledov V.V., Scheglov V.I., Rizokulov M.N. Nontrivial dynamics of spins under the action of mutually perpendicular constant and variable magnetic fields // Journal of Radio Electronics. – 2023. – No. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.4.7

References

  1. Battiato M., Carva K., Oppeneer P.M. Theory of laser-induced ultrafast superdiffusive spin transport in layered heterostructures. Physical Review B. 2012. V.86. №2. P.024404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.024404
  2. Dewhurst J.K., et al. Laser-induced intersite spin transfer. Nano letters. 2018. V.18. №3. P.1842-1848. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b05118
  3. Shcherbakov M.R., et al. Ultrafast all-optical switching with magnetic resonances in nonlinear dielectric nanostructures. Nano letters. 2015. Т.15. №10. С.6985-6990. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02989
  4. Жумаев М.Р., Шарипов М.З., Миржонова Н.Н. Критическое число солитонов в конденсате бозе-эйнштейна. Журнал Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2017. №5. С.99-103.
  5. Zhumaev M.R., Sharipov M.Z. Resonant dissipative model of the Faraday effect in a dielectric multilayer nanostructures. Eurasian Physical Technical Journal. 2016. V.13. №2. P.30-39.
  6. Jumaev M., et al. Frequency dependence of magneto-optical phenomena in nonmagnetic dielectric nanostructures. Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing. 2021. V.1889. №2. P.022073. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022073
  7. Jumaev M., Sharipov M., Rizoqulov M. Relativistic magnetic flux quantum-a unique radiation carrier. Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing. 2021. V.1889. №2. P.022076. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022076
  8. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Динамика намагниченности в условиях изменения ее ориентации. Москва, Физматлит. 2019. 467 с.
  9. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ферромагнитный резонанс в условиях ориентационного перехода. Москва, Физматлит. 2018. 559 с.
  10. Жумаев М.Р., Шарипов М.З. Резонансное усиление эффекта Фарадея в диэлектрических многослойных наноструктурах. Вестник Челябинского государственного университета. 2015. №22 (377). С.83-88.
  11. Abdullaev F.K., Jumaev M.R., Tsoi E.N. Dynamics of fluxons in Josephson junctions under the noise current action. Technical Physics. 2000. V.45. P.566-570. https://doi.org/10.1134/1.1259678
  12. Zhumaev M.R. Invariant relativistic theory of ideal gas. Eurasian Physical Technical Journal. 2021. V.18. №4 (38). P.88-101. https://doi.org/10.31489/2021No4/88-101
  13. Соколов Б.Ю., Шарапов М.З. Низкочастотный резонанс доменных границ в феррите-гранате Tb3Fe5O12 вблизи точки магнитной компенсации. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2013. Т.143. №5. С.895-899.
  14. Жумаев М.Р. Флуктуационные и параметрические явления в конденсированных и наноразмерных системах. Автореферат диссертации доктора физико-математических наук. Бухарский инженерно-технологический институт, Ташкент. 2021. 125 с.
  15. Li X., et al. Terahertz spin dynamics in rare-earth orthoferrites. Photonics Insights. 2023. V.1. №2. P.R05. https://doi.org/10.3788/PI.2022.R05
  16. Zhumaev M.R., Sharipov M.Z., Rizoqulov M.N. Unusual spin dynamics. Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing. 2022. V.2388. №1. P.012005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2388/1/012005