Анотація до роботи:

Химин Р.С. Нелінійна динаміка магнетиків із сильним квантовим скороченням спіна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.11 – магнетизм. – Інститут магнетизму НАН та МОН України, Київ, 2009.

У роботі за допомогою узагальнених когерентних станів групи SU(3) побудована квазікласична теорія спінової динаміки для магнетика зі спіном S=1 при врахуванні як білінійної, так і біквадратичної взаємодії. В усіх фазових областях наявність біквадратичного обміну призводить до існування особливих солітонних та магнонних збуджень, в яких середнє значення спіна на вузлі гратки (намагніченості) не змінюється за напрямком, проте змінюється за довжиною. Такі «повздовжні» збудження не існують в звичайних магнетиках, динаміка яких описується рівняннями Ландау-Ліфшиця, або гамільтоніаном Гейзенберга. Енергія таких солітонів при заданому значенні імпульсу меньша, ніж відповідна енергія магнона, а отже солітоннні збудження є більш енергетично вигідні при заданому імпульсі. У двовимірному магнетику з S=1 існують топологічно нетривіальні солітонні стани з кінцевою енергією. Ці солітони зберігають топологічний заряд при переході від фази колінеарного нематика до феромагнетика та від антиферомагнетика до ортогонального нематика.

В дисертації, з використанням узагальнених когерентних станів групи SU(3), побудовано феноменологічну теорію спінової динаміки для ізотропного магнетика зі спіном одиниця з врахуванням як білінійної, так і біквадратичної обмінної за операторами спіну взаємодії. Результати роботи є наступними:

1. В магнетиках зі спіном S=1 при врахуванні як білінійної, так і біквадратичної по спінах ізотропної обмінної взаємодії нелінійна динаміка може бути описана на основі рівнянь для когерентних станів групи SU(3). Динамічні стани включають стани із значенням намагніченості менше номінальної (довжина середнього значення спіну менше одиниці).

2. В нематичній фазі такого магнетика існують динамічні солітонні стани, які являються аналогами лібовських станів неідеального Бозе-газу. Ці солітони характеризуються періодичною залежністю енергії солітона від його імпульсу (періодичним законом дисперсії).

3. У феромагнітній фазі такого магнетика, окрім стандартних «поперечних» спінових збуджень, в яких спінова динаміка зводиться до повороту вектора намагніченості без зміни його довжини, існує клас «повздовжніх» збуджень магнонів і солітонів, в яких спінова динаміка зводиться до зміни довжини намагніченості.

4. У двовимірному магнетику зі спіном S=1 і загальним видом ізотропної обмінної взаємодії існують топологічно стабільні солітонні стани з кінцевою енергією. Такі солітони зберігають свій топологічний заряд при переході від нематичної до феромагнітної фази і назад, а в точці переходу (SU(3)- симетричній точці) розпадаються на пари з половинним топологічним зарядом.

Публікації автора:

1*. Б.А. Иванов Динамика солитонов в спиновом нематике / Б.А. Иванов, Р.С. Химин // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики 2007. Т. 131, № 2, С. 343–356.

2*. Б.А. Иванов Динамические солитоны в феромагнетике со спином S=1/ Б.А. Иванов, Р.С. Химин // Физика низких температур 2008. Т. 34, №3, С. 236-247.

3*. B.A. Ivanov Nonlinear dynamics and two-dimensional solitons for spin-1 ferromagnets with biquadratic exchange / [B.A. Ivanov, A.Yu. Galkin, R.S. Khymyn and A.Yu. Merkulov] // Physical Review B 2008. Vol. 77, P. 064402.

4*. B.A. Ivanov Pairing of Solitons in Two-Dimensional S =1 Magnets / B.A. Ivanov, R.S. Khymyn and A. K. Kolezhuk // Physical Review Letters 2008. Vol. 100, P. 047203

5*. R.S. Khymyn Dynamic Solitons in Spin S=1 Nematic / R.S. Khymyn // Proceedings of the Sixth International Young Scientists’ Conference on Applied Physics, Ukraine, Kiev, 2006, P. 74.

6*. R.S. Khymyn Two-Dimensional Solitons in Spin S=1 Ferromagnetic with the Biquadratic Interaction / R.S. Khymyn // Proceedings of the Seventh International Young Scientists’ Conference on Applied Physics, Ukraine, Kiev, 2007. P 63.

7*. R.S. Khymyn Longitudinal solitons for spin S=1 ferromagnet with biquadratic interaction / R.S. Khymyn and B.A. Ivanov // Abstracts of the International Conference “Functional Materials”, Ukraine, Partenit, 2007.C. 23.

8*. B.A. Ivanov High-Speed Spin Dynamics: Beyond the Landau-Lifshitz Equation / B.A. Ivanov, A.Yu. Galkin, Yu.A. Fridman, R.S. Khimin // Abstracts of Modern Problems of Spin Dynamics, Strasbourg, France October 512, 2006. С.