Одномерная модель вихря в легкоплоскостном ферромагнетике

Abstract

Для качественного описания структуры и динамики вихря в двумерных магнитных системах предложена простая одномерная модель ферромагнетика в вихревой конфигурации. Модель описывает систему из четырех параллельных спиновых цепочек с одноионной анизотропией типа плоскость легкого намагничивания и включает в себя элементы континуального (вдоль цепочек) и дискретного (перпендикулярно цепочкам) описания. Проведено аналитическое исследование статических вихрей и движущихся вихревых решений стационарного профиля. Аналитические результаты расчета статической структуры вихрей дополнены численным анализом для аналогичных дискретных систем и находятся в хорошем соответствии с численными данными. Подход обобщен на случай описания гиротропного движения вихрей стационарного профиля в рамках метода коллективных переменных для комбинированного континуально- дискретного описания. Проведены анализ и сравнение полученных результатов с данными для двумерных магнетиков.

Для якісного опису структури і динаміки вихору у двовимірних магнітних системах запропоновано просту одновимірну модель феромагнетику у вихоровій конфігурації. Модель описує систему з чотирьох паралельних спінових ланцюжків з одноіонною анізотропією типу площина легкого намагнічування і містить у собі елементи континуального (уздовж ланцюжків) і дискретного (перпендикулярно ланцюжкам) опису. Проведено аналітичне дослідження статичних вихорів і вихорових рішень стаціонарного профілю, що рухаються. Аналітичні результати розрахунку статичної структури вихорів доповнені чисельним аналізом для аналогічних дискретних систем та знаходяться в гарній відповідності з чисельними даними. Підхід узагальнено на випадок опису гіротропного руху вихорів стаціонарного профілю у рамках методу колективних змінних для комбінованого континуально-дискретного опису. Проведено аналіз та порівняння отриманих результатів з даними для двовимірних магнетиків.

In order to give a qualitative description of the structure and dynamics of a vortex in a 2D magnetic system we propose a simple quasi-one-dimensional model of ferromagnet in a vortex configuration. This model describes the system of four parallel anisotropic ferromagnetic spin chains with the anisotropy of easy-plane type and involves the elements of continuous (along the chains) and discrete (normal to the chains) descriptions for spin distribution. Within the framework of the proposed model we can investigate analytically the structures of static and steady moving vortices. The analytical results on the static vortex structure are supplemented with numerical calculation for discrete system and show a good agreement with the numerical data. A generalized version of the collective coordinate approach is devised, which allows to extend this technique to the combined continuous-discrete description. We compare our results with the corresponding data for 2D easy-plane ferromagnets.