Фрустрированный вихрь в двумерном антиферромагнетике

Abstract

В рамках дискретной гейзенберговской модели двумерного антиферромагнетика с легкоплоскостным анизотропным обменом исследовано взаимодействие магнитного вихря и фрустрации, созданной магнитным дефектом. Численно найдены решения статических уравнений Ландау– Лифшица, описывающие распределение спинов в системе с магнитной фрустрацией и вихрем. Установлено, что энергия магнетика минимальна в случае, когда центр вихря совпадает с позицией магнитной примеси. Показано, что в результате притяжения между вихрем и фрустрацией в магнетике возникает двумерное солитонное связанное состояние, локализованное на магнитном дефекте — фрустрированный вихрь. Энергия такого вихря меньше энергии свободного вихря, и этот эффект может проявиться в особенностях поведения полуширины линии электронного парамагнитного резонанса в двумерных магнетиках.

В межах дискретної гейзенбергівської моделі двовимірного антиферомагнетика із легкоплощинним анізотропним обміном досліджено взаємодію магнітного вихору і фрустрації, що створена магнітним дефектом. Чисельно знайдено розв’язки статичних рівнянь Ландау–Ліфшиця, які описують розподіл спінів у системі з магнітною фрустрацією та вихором. Встановлено, що енергія магнетика мінімальна у випадку, коли центр вихору співпадає з позицією магнітної домішки. Показано, що в результаті притягання між вихором та фрустрацією в магнетику виника є двовимірний солітонний зв’язаний стан, який локалізовано на магнітному дефекті — фрустрований вихор. Енергія такого вихору менше за енергію вільного вихору, і цей ефект може виявитися у особливостях поведінки напівширини лінії електронного парамагнітного резонансу у двовимірних магнетиках.

Interaction between a magnetic vortex and a frustration created by a magnetic defect is investigated in the framework of the discrete Heisenberg model of a two-dimensional antiferromagnet with the easy-plane anisotropic exchange. Solutions of the static Landau–Lifshitz equations are found numerically, which describe the spin distributions in the magnetic frustration–vortex system. It is revealed that the total energy of the magnet reaches a minimum value in the case where the vortex center coincides with the magnetic impurity position. It is shown that the attraction between the vortex and the frustration gives rise to a two-dimensional solitonic bound state, a frustrated vortex, in the magnet. The energy of the vortex is less than the energy of a free vortex, and this effect can manifest itself in the behavior of EPR line half-width in two-dimensional magnets.