Спрощений (огрублений) опис кінетики перенесення магнонів уздовж феромагнітного ланцюжка
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.11.853Ключові слова:
магнони, кiнетика, мiкрохвильовi резонатори, наномагнiтиАнотація
Використовуючи метод крупнозернистого опису кінетичного процесу, заснованого на ієрархії швидкостей переходів у квантовій системі, ми дослідили кінетику встановлення стаціонарного потоку магнонів від джерела до приймача. Показано, що якщо характерна швидкість перескоку магнонів між сусідніми ланками ланцюжка суттєво перевищує швидкість їхнього загасання, то кінцева стадія встановлення стаціонарного режиму магнонного транспорту вздовж ланцюжка може мати двоекспоненційний або навіть одноекспоненційний характер. Отримано аналітичні вирази для швидкостей перенесення магнонів і магнонного потоку, що встановився. Показано, що збільшення часу життя магнонів суттєво поліпшує транспортні властивості ланцюжка.
Посилання
1. D. Lachance-Quirion, Yu. Tabuchi, A. Gloppe, K. Usami, Ya. Nakamura. Hybrid quantum systems based on magnonics. Appl. Phys. Express 12, 070101 (2019).
https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab248d
2. W. Branford, Xi. Han, Sh. Zhang. Materials, physics, and devices of magnonics. Appl. Phys. Lett. 125, 200402 (2024).
https://doi.org/10.1063/5.0246118
3. H. Kurebayashi, O. Dzyapko, V.E. Demidov, D. Fang, A.J. Ferguson, S.O. Demokritov. Spin pumping by parametrically excited short-wavelength spin waves. Appl. Phys. Lett. 99, 162502 (2011).
https://doi.org/10.1063/1.3652911
4. C.W. Sandweg, Y. Kajiwara, A.V. Chumak, A.A. Serga, V.I. Vasyuchka, M.B. Jungfleisch, E. Saitoh, B. Hillebrands. Spin pumping by parametrically excited exchange magnons. Phys. Rev. Lett. 106, 216601 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.216601
5. M. Mohseni, M. Kewenig, R. Verba, Q. Wang, M. Schneider, B. Heinz, F. Kohl, C. Dubs, B. Lögel, A.A. Serga, B. Hillebrands, A.V. Chumak, P. Pirro. Parametric generation of propagating spin waves in ultrathin yttrium iron garnet waveguides. Phys. Status Solidi RRL 14, 2000011 (2020).
https://doi.org/10.1002/pssr.202000011
6. A.A. Serga, A.V. Chumak, B. Hillebrands. YIG magnonics. J. Phys. D 43, 264002 (2010).
https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/264002
7. J. Bochmann, A. Vainsencher, D.D. Awschalom, A.N. Cleland. Nanomechanical coupling between microwave and optical photons. Nat. Phys. 9, 712 (2013).
https://doi.org/10.1038/nphys2748
8. X. Zhang, C.-L. Zou, L. Jiang, H.X. Tang. Strongly coupled magnons and cavity microwave photons. Phys. Rev. Lett. 113, 156401 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.156401
9. Yu. Tabuchi, S. Ishino, T. Ishikawa, R. Yamazaki, K. Usami, Ya. Nakamura. Hybridizing ferromagnetic magnons and microwave photons in the quantum limit. Phys. Rev. Lett. 113, 083603 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.083603
10. R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Naguchi, R. Yamazaki, K. Usami, Y. Nakamura. Bidirectional conversion between microwave and and light via ferromagnetic magnons. Phys. Rev. B 93, 174427 (2016).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.174427
11. E.G. Petrov. Long-range magnon transfer across a bridging ferromagnetic chain via sequential and tunnel routes. J. Appl. Phys. 135, 134301 (2024).
https://doi.org/10.1063/5.0189726
12. E.G. Petrov, S.M. Tunyk, V.V. Gorbach. Coherent resonant transport of magnons through a ferromagnetic chain: A possible way to establish quantum communication between nanomagnets embedded in microwave cavities. Phys. Rev. Appl. 25, 024072 (2026).
https://doi.org/10.1103/v979-v754
13. S. Kosen, A.F. van Loo, D.A. Bozhko, L. Mihalceanu, A.D. Karenowska. Microwave magnon damping in YIG films at millikelvin temperatures. APL Mater. 7, 101120 (2019).
https://doi.org/10.1063/1.5115266
14. R.O. Serga, K.H. McAllister, F. Majcen, S. Knauer, T. Reioman, C. Dubs, G.A. Melkov, A.A. Serga, V.S. Tuberkevich, A.V. Chumak, D.A. Bozhko. Ultralong-living magnons in the quantum limit. Sci. Adv. 12, eaee2344 (2026).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aee2344
15. P. Gambardella, A. Dallmeyer, K. Malti, M.C. Malagoll, W. Eberhardt, K. Kern, C. Carbone. Ferromagnetism in one-dimentionmal monoatomic metal chains. Nature 416, 301 (2002).
https://doi.org/10.1038/416301a
16. T. Sugano, S.J. Blundell, T. Lancaster, F.L. Pratt, H. Mori. Magnetic order in the purely organic quasi-one-dimensional ferromagnet 2-benzimidazolyl nitronyl nitroxide. Phys. Rev. B 82, 180401(R) (2010).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.180401
17. S. Friedländer, J. Liu, M. Addicoat, P. Petkov, N. Vankova, R. Rüger, A. Kuc, W. Guo, W. Zhou, B. Lukose, Zh. Wang, P.G. Weidler, A. Pöppl, M. Ziese, T. Heine, C. Wöll. Linear chains of magnetic ions stacked with variable distance: Ferromagnetic ordering with a Curie temperature above 20 K. Angew. Chem. Int. Ed. 55, 12683 (2016).
https://doi.org/10.1002/anie.201606016
18. T. Yoshitake, T. Ishida. Ferromagnetic chains of ground triplet 5-methoxy-1,3-phenylene bis(tert-butyl nitroxide). Chem. Lett. 45, 391 (2016).
https://doi.org/10.1246/cl.151174
19. A.H. Abdeldaim, A.A. Tsirlin, J. Ollivier, C. Ritter, D. Fortes, R.S. Perry, L. Clark, G.J. Nilsen. One-dimensional quantum magnetism in the S = 1/2 Mo(V) KMoOP2O7. Phys. Rev. B 107, 014415 (2023).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.014415
20. T. Holstein, H. Primakoff. Dependence of the intrinsic domain magnetization of a ferromagnet. Phys. Rev. 58, 1098 (1940).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.58.1098
21. N.G. van Kampen. Stochastic Processes in Physics and Chemistry (North Holland, 1983) [ISBN-10: 0444866507; ISBN-13: 978-0444866509].
22. L.A. Goychuk, E.G. Petrov, V. May. Dynamics of the dissipative two-level system driven by external telegraph noise. Phys. Rev. E 52, 2392 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.52.2392
23. E.G. Petrov, L.A. Goychuk, V. May. Quantum particle transfer in a system with a discontinuous modulation of the intersite coupling. Phys. Rev. E 54, 4726 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.54.4726
24. E.G. Petrov. Averaged master equation for a quantum system coupled to a heat bath with fluctuating energy levels. Phys. Rev. E 57, 94 (1998).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
