Магнітопружні хвилі в феромагнетиках в околі структурних фазових переходів у ґратці

Автор(и)

  • V. G. Bar’yakhtar Institute of Magnetism, National Academy of Sciences of Ukraine and Ministry of Education and Science, Youth, and Sport of Ukraine
  • A. G. Danilevich Institute of Magnetism, National Academy of Sciences of Ukraine and Ministry of Education and Science, Youth, and Sport of Ukraine, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe63.9.836

Ключові слова:

магнітопружна взаємодія, закон дисперсії, феромагнетик, пружні модулі

Анотація

Розрахованi закони дисперсiї зв’язаних магнiтопружних хвиль для феромагнетикiв кубiчної та одновiсної симетрiї. Проведено аналiз особливостей отриманих законiв дисперсiї в околi спiн-переорiєнтацiйних фазових переходiв. Показано, що взаємодiя мiж звуковими та спiновими хвилями залежить вiд напрямку магнiтного моменту феромагнетика. Дослiджено вплив магнiтопружної взаємодiї на закон дисперсiї квазiспiнових хвиль у виродженому основному станi одновiсного феромагнетика “легка площина”. Розрахунки показують, що магнiтопружна взаємодiя знiмає виродження та приводить до появи магнiтоакустичної щiлини у спектрi. Проаналiзовано поведiнку спектрiв зв’язаних магнiтопружних хвиль в околi фазових переходiв в гратцi, а саме в околi мартенситних фазових перетворень в матерiалах з ефектом пам’ятi форми. Отриманi результати використанi для iнтерпретацiї експериментальних даних для сплаву Ni–Mn–Ga. Теоретично пояснене явище рiзкого зменшення пружних модулiв даного сплаву при наближеннi до мартенситних фазових переходiв. Показано, що при цьому основний вплив на пружнi характеристики матерiалу вiдiграє
неоднорiдна магнiтострикцiя. Побудована модель дисипативної функцiї, що описує релаксацiйнi процеси обумовленi затуханням зв’язаних магнiтопружних хвиль у феромагнетиках кубiчної та одновiсної симетрiї. Отримана модель дисипативної функцiї базується на врахуваннi симетрiї магнетика та описує як обмiнну, так i релятивiстську взаємодiю в кристалi.

Посилання

<ol>
<li>C. Kittel. Interaction of spin waves and ultrasonic waves in ferromagnetic crystals. Phys. Rev. 110, 836 (1958).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.110.836">https://doi.org/10.1103/PhysRev.110.836</a>
</li>
<li>A.I. Akhiezer, V.G. Bar'iakhtar, S.V. Peletminskii. Coupled magnetoelastic waves in ferromagnetic media and ferroacoustic resonance. J. Exper. Theor. Phys. 35, 228 (1959).
</li>
<li>A.I. Akhiezer, V.G. Bar'yakhtar, and S.V. Peletminskii. Spin Waves (North Holland, 1968).
</li>
<li>V.G. Bar'yakhtar, E.A. Turov. Magnetoelastic excitations. In Spin Waves and Magnetic Excitations. Edited by A.S. Borovik-Romanov, S.K. Sinha (North Holland, 1988), Pt. 2, p. 333.
</li>
<li>E.A. Turov, V.G. Shavrov. Broken symmetry and magnetoacoustic effects in ferro- and antiferromagnetics. Sov. Phys. Usp. 26, 593 (1983).
<a href="https://doi.org/10.1070/PU1983v026n07ABEH004449">https://doi.org/10.1070/PU1983v026n07ABEH004449</a>
</li>
<li>V.A. Chernenko, V.V. Kokorin. Ni2MnGa as a new ferromagnetic ordered shape memory alloy. In Proceedings of the International Conference on Martensitic Transformations 1992, Monterey, California, USA (Monterey Institute for Advanced Studies, 1993), p. 1205
</li>
<li>V.A. Chernenko, J. Pons, C. Segu’?, E. Cesari. Premartensitic phenomena and other phase transformations in Ni–Mn–Ga alloys studied by dynamical mechanical analysis and electron diffraction. Acta Materialia 50, 53 (2002).
<a href="https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00320-2">https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00320-2</a>
</li>
<li>L. Dai, J. Cullen, M. Wuttig. Intermartensitic transformation in a Ni–Mn–Ga alloy. J. Appl. Phys. 95, 6957 (2004).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1687203">https://doi.org/10.1063/1.1687203</a>
</li>
<li>O. Heczko, H. Seiner, P. Sedl?ak, J. Kope?cek, M. Landa. Anomalous lattice softening of Ni2MnGa austenite due to magnetoelastic coupling. J. Appl. Phys. 111, 07A929 (2012).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, D.A. Yablonskii. On the magnetoelastic gap in the spin wave spectrum. Fiz. Met. Metalloved. 43, 645 (1977) (in Russian).
</li>
<li> V.V. Kokorin, M. Wuttig. Magnetostriction in ferromagnetic shape memory alloys, J. Magn. Magn. Mater. 234, 25 (2001).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0304-8853(01)00244-X">https://doi.org/10.1016/S0304-8853(01)00244-X</a>
</li>
<li> J. Worgull, E. Petti, J. Trivisonno, Behavior of the elastic properties near an intermediate phase transition in Ni2MnGa spectrum. Phys. Rev. B 54, 15695 (1996).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.15695">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.15695</a>
</li>
<li> V.A. Chernenko, V. A. L'vov. Thermodynamics of martensitic transformations affected by hydrostatic pressure. Phil. Mag. 73, 999 (1996).
<a href="https://doi.org/10.1080/01418619608243700">https://doi.org/10.1080/01418619608243700</a>
</li>
<li> R.C. O'Handley, S.M. Allen. Shape-memory alloys, magnetically activated ferromagnetic shape-memory materials. In Encyclopedia of Smart Materials. Edited by M. Schwartz (Wiley, 2002).
<a href="https://doi.org/10.1002/0471216275.esm072">https://doi.org/10.1002/0471216275.esm072</a>
</li>
<li> P. Entel, V.D. Buchelnikov, M.E. Gruner, A. Hucht, V.V. Khovailo, S. Nayak, A.T. Zayak. Shape memory alloys: A summary of recent achievements. Mater. Sci. Forum 583, 21 (2008).
<a href="https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.583.21">https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.583.21</a>
</li>
<li> V.A. Chernenko, V.A. L'vov. Magnetoelastic nature of ferromagnetic shape memory effect. Mater. Sci. Forum 583, 1 (2008).
<a href="https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.583.1">https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.583.1</a>
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, A.G. Danilevich, V.A. L'vov. Magnetoelastic resonance in a crystal with lattice phase transition. Ukr. J. Phys. 56, 1068 (2011).
</li>
<li> L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Theory of Elasticity. (Butterworth-Heinemann, 1986).
</li>
<li> L.D. Landau, E.M. Lifshits. On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies. Phys. Zs. Sowjet. 8, 153 (1935); reprinted in Ukr. J. Phys. 53, Special Issue, 14 (2008).
</li>
<li> T.L. Gilbert. A Lagrangian formulation of the gyromagnetic equation of the magnetization fields. Phys. Rev. 100, 1243 (1955).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar. Phenomenological description of relaxation processes in magnetic materials. J. Exper. Theor. Phys. 60, 863 (1984).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, A.G. Danilevich. Spin-wave damping at spin-orientation phase transitions. Low Temp. Phys. 32, 768 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.2219498">https://doi.org/10.1063/1.2219498</a>
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, A.G. Danilevich. Dissipation function of magnetic media. Low Temp. Phys. 36, 303 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.3421029">https://doi.org/10.1063/1.3421029</a>
</li>
<li> V.A. L'vov, E.A. Gomonaj, V.A. Chernenko. A phenomenological model of ferromagnetic martensite. J. Phys.: Condens. Matter 10, 4587 (1998).
<a href="https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/21/015">https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/21/015</a>
</li>
<li> A.G. Danilevich, V.A. L'vov. Strong influence of ferromagnetic ordering and internal pressure on the elastic modulus of shape memory alloy. J. Magn. Magn. Mater. 333, 108 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.12.021">https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.12.021</a>
</li>
<li> P.J. Webster, K.R.A. Ziebeck, S.L. Town, M.S. Peak. Magnetic order and phase transformation in Ni2MnGa. Phil. Mag. B 49, 295 (1984).
<a href="https://doi.org/10.1080/13642817408246515">https://doi.org/10.1080/13642817408246515</a>
</li>
<li> R. Tickle, R.D. James. Magnetic and magnetomechanical properties of Ni2MnGa. J. Magn. Magn. Mater. 195, 627 (1999).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00292-9">https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00292-9</a>
</li>
<li> L. Dai, J. Cui, M. Wuttig. Elasticity of austenitic and martensitic Ni–Mn–Ga. Proc. SPIE 5053, 595 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1117/12.484083">https://doi.org/10.1117/12.484083</a>
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, I.M. Vitebsky, Yu.G. Pashkevich, V.L. Sobolev, V.V. Tarasenko. Striction effects and dynamics of the magnetic subsystem in spin-reorientation phastransitions. Symmetry aspects. J. Exper. Theor. Phys. 60, 587 (1984).
</li>
<li> V.I. Ozhogin, V.L. Preobrazhenskii. Nonlinear dynamics of coupled systems near magnetic phase transitions of the "order-order" type. J. Magn. Magn. Mater. 100, 544 (1991).
<a href="https://doi.org/10.1016/0304-8853(91)90840-7">https://doi.org/10.1016/0304-8853(91)90840-7</a>
</li>
<li> N.N. Bogoliubov, D.V. Shirkov. Quantum Fields (Benjamin-Cummings, 1982).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, A.G. Danilevich. The Higgs effect and the magnetoelastic gap in ferromagnets. Low Temp. Phys. 41, 379 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.4921337">https://doi.org/10.1063/1.4921337</a>
</li>
<li> V.G.Bar'yakhtar,B.A. Ivanov,V.N.Krivoruchko,A.G.Danilevich. Modern Problems of Magnetization Dynamics: From the Basis to the Ultrafast Relaxation (Himgest, 2013) (in Russian).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, V.M. Loktev, S.M. Ryabchenko. Rotational invariance and magnetoflexural oscillations of ferromagnetic plates and rods. J. Exper. Theor. Phys. 61, 1040 (1985)
</li>
<li> L.D. Landau, E.M. Lifshitz, L.P. Pitaevskii. Electrodynamics of Continuous Media (Butterworth-Heinemann, 1984).
</li>
<li> V.V. Eremenko, V.N. Krivoruchko, N.M. Lavrinenko, D.A. Yablonskii. Excitation of exchange magnetic oscillations in CsMnF3 by an alternating electric field. Fiz. Tverd. Tela 30, 3605 (1988) (in Russian).
</li>
<li> V.G. Bar'yakhtar, V.V. Eremenko, S.A. Zvyagin, Yu.G. Pashkevich, V.V. Pishko, V.L. Sobolev, V.V. Shakhov. Line width of magnetic resonance exchange modes in a four-sublattice orthorhombic antiferromagnet. J. Exper. Theor. Phys. 73, 1046 (1991).
</li>
<li> Yu.G. Pashkevich, V.A. Blinkin, V.P. Gnezdilov, V.V. Tsapenko, V.V. Eremenko, P. Lemmens, M. Fischer, M. Grove, G. Guntherodt, L. Degiorgi, P. Wachter, J.M. Tranquada, D.J. Buttrey. Stripe conductivity in La1.775Sr0.225NiO4. Phys. Rev. Lett. 84, 3919 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.3919">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.3919</a>
</li>
</ol>

Downloads

Опубліковано

2018-09-24

Як цитувати

Bar’yakhtar, V. G., & Danilevich, A. G. (2018). Магнітопружні хвилі в феромагнетиках в околі структурних фазових переходів у ґратці. Український фізичний журнал, 63(9), 836. https://doi.org/10.15407/ujpe63.9.836

Номер

Розділ

Фізика магнітних явищ і фізика фероїків

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

<< < 1 2