Перспективи застосування та властивості спінових хвиль

Editorial Board PCSS Journal; Р. Політанський; М. Вістак; І. Дісковський; І. Когут; М. Сорокатий; Н. Мартинюк

doi:10.15330/pcss.27.3.519-524

Автор(и)

Р. Політанський Кафедра радіотехніки та інформаційної безпеки, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, м. Чернівці, Україна
М. Вістак Кафедра біофізики, Львівський національний медичний універитет імені Данила Галицького, м. Львів, Україна
І. Дісковський Кафедра біофізики, Львівський національний медичний універитет імені Данила Галицького, м. Львів, Україна
І. Когут Кафедра комп’ютерної інженерії та електроніки, Карпатський національний універитет імені Василя Стефаника, м. Івано-Франківськ, Україна
М. Сорокатий Кафедра радіотехніки та інформаційної безпеки, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, м. Чернівці, Україна
Н. Мартинюк Портсмутська лікарня Університетського трасту NHS, м. Лондон, Великобританія

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.3.519-524

Ключові слова:

полікристалічні магнітні зразки, спінові хвилі, скалярний магнітний потенціал, однорідна хвиля, обмінна взаємодія

Анотація

У статті досліджуються дисперсійні властивості спінових хвиль шляхом лінеаризації рівняння LLG, яке застосовується для довгих зразків із поперечними розмірами нанометрового масштабу, у припущенні їх полікристалічної структури. Отриманий закон дисперсії в цілому збігається з результатом іншої відомої теоретичної моделі поширення спінових хвиль, а саме моделі Калінікоса-Славіна. Проаналізовано обмеження моделі, зумовлені такими припущеннями, як: відсутність затухання Гільберта та відсутність внутрішньої анізотропії (полікристалічність). Одержані кількісні характеристики для найбільш поширених у практичних застосуваннях магнітних матеріалів, на основі яких виділені потенційні діапазони частот, у яких переважає обмінна взаємодія, і у яких виявляється квадратичний закон дисперсії спінових хвиль. Отримані результати є перспективними для телекомунікаційних технологій майбутніх поколінь та біохімічних досліджень завдяки добре прогнозованим властивостям спінових хвиль та можливості мініатюризації пристроїв детектування електромагнітного випромінювання гігагерцового діапазону.

Посилання

K. Davidkova, K. O. Levchenko, R. O. Serha, F. Bruckner, M. Lindner, C. Dubs, M. Urbanek, D. Suess, Q. Wang, R. V. Verba, and A. V. Chumak, Spin-wave microscale RF delay lines for mid- and high-frequency 5G band, J. Appl. Phys. 1138, 143908 (2025); https://doi.org/10.1063/5.0286108.

F. Bruckner, K. Davidkova, C. Abert, et al., Micromagnetic simulation and optimization of spin-wave transducers, Sci. Rep. 15, 19993 (2025); https://doi.org/10.1038/s41598-025-05463-6.

A. Shadman and J.-C. Zhu, Excitation and dynamics of spin solitons in chiral magnetization configuration, Appl. Phys. Lett. 124, 172404 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0193810.

M. Garrido-Tamayo, E. Saavedra, C. Saji, et al., Stability and Spin Waves of Skyrmion Tubes in Curved FeGe Nanowires, Nanomaterials 14, 1468 (2024); https://doi.org/10.3390/nano14181468.

Jingwen Li, Chia-Jung Yang, R. Mondal, C. Tzschaschel, S. Pal, A perspective on nonlinearities in coherent magnetization dynamics, Appl. Phys. Lett. 120, 050501 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0075999.

L. Giovannini, Spin wave linear response of three-dimensional structures calculated in the frequency domain, Appl. Phys. Lett. 125, 212403 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0243269.

Zhan Lv, Zhi-ming Yan, Zhi-xiong Li, X-quang Wang, Yao-zhuang Nie, Qing-lin Xia, Xiu-feng Han, Guang-hua Guo, Polarization-dependent spin wave channels in antiferromagnetic magnonic crystals, Appl. Phys. Lett. 126, 122406 (2025); https://doi.org/10.1063/5.0256440.

D. Girardi, S. Finizio, C. Donnelly, et al., Three-dimensional spin-wave dynamics, localization and interference in a synthetic antiferromagnet, Nat. Commun. 15, 3057 (2024); https://doi.org/10.1038/s41467-024-47339-9.

R. L. Politanskyi, P. M. Shpatar, M. V. Vistak, I. T. Kogut, I. S. Diskovskyi, and Yu. A. Rudyak, Electromagnetic field detectors based on spintronics devices, Phys. Chem. Solid State, 24(3), 433 (2023); https://doi.org/10.15330/pcss.24.3.433-440.

P. Luo, B. Peng, W. Zhang, and W. Zhang, Microwave field vector detector based on the off-resonant spin rectification effect, Appl. Phys. Lett. 125, 222406 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0245019.

R. Saha, K. Wu, D. Su, & J.-P. Wang, Spin current nano-oscillator (SCNO) as a potential frequency-based, ultra-sensitive magnetic biosensor: a simulation study, Nanotechnology. 31, 375501 (2020); https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab9921.

Haiyan Xia, Qi Zheng, CongpuMu, Chenkun Song, Chendong Jin, Qingfang Liu, Jianbo Wang, Micromagnetic simulation for detection of magnetic nanobeads by spin torque oscillator, Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 432, 387 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.01.099.

T. Bottcher, M. Ruhwedel, K O. Levchenko, Q. Wang, H.L. Chumak, M.A. Popov, I.V. Zavislyak, C. Dubs, O. Surzhenko, B. Hillebrands, A.V. Chumak. Fast long-wavelength exchange spin waves in partially compensated Ga:YIG, Appl. Phys. Lett. 120, 102401 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0082724.

Wang, Y., Wang, J., Ma, R., and Xiao, Connection between spin-wave polarization and dissipation, J., Phys. Rev. B 111, 134431 (2025); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.134431.

K. Szulc and M. Krawczyk, Magnetic field-controlled nanoscale spin-wave vertical directional coupler, Appl. Phys. Lett. 126, 232404 (2025); https://doi.org/10.1063/5.0258034.

M. Vanatka, K. Szulc, O. Wojewoda, C. Dubs, A. Chumak, M. Krawczyk, O. V. Dobrovolskiy, J. W. Klos, M. Urbanek. Spin-Wave Dispersion Measurement by Variable-Gap Propagating Spin-Wave Spectroscopy, Phys. Rev. Appl. 16, 057033 (2021); https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.054033.

A. Del Giacco, L. Menna, M.J. Gross, O. Wojewoda, V. Levati, M. Urbanek, S. Kurdi, E. Albisetti, D. Petti, & C.A. Ross, Reciprocal Space Approach to Dipolarly Coupled Magnetic Hetero-Structures. arXiv. (2026); https://doi.org/10.48550/arXiv.2605.08667.