Локализованные возбуждения и рассеяние спиновых волн в ферромагнитных цепочках, содержащих магнитные нанокластеры

Abstract

Точно найден спектр локализованных возбуждений в анизотропном одномерном ферромагнетике, содержащем спиновый кластер произвольного размера, в рамках дискретной модели Такено–Хомма. Определены границы устойчивости спиновых нанокластеров в зависимости от их размеров, параметров обмена и анизотропии ферромагнетика. Решена задача рассеяния спиновых волн на нанокластере и получены явные аналитические выражения для их коэффициентов отражения и прохождения. Предложена модель метаматериала, состоящего из слабовзаимодействующих магнитных молекулярных нанокластеров, обладающая найденными динамическими свойствами.

Точно знайдено спектр локалізованих збуджень в анізотропному одновимірному феромагнетику, що містить спіновий кластер довільного розміру, в рамках дискретної моделі Такено–Хомма. Визначено межі стійкості спінових нанокластерів в залежності від їх розмірів і параметрів обміну та анізотропії феромагнетика. Розв'язано задачу розсіювання спінових хвиль на нанокластері і отримано явні аналітичні вирази для їхніх коефіцієнтів відбиття та проходження. Запропоновано модель метаматеріала, що складається з слабковзаємодіючих магнітних молекулярних нанокластерів, яка має знайдені динамічні властивості.

The spectrum of localized excitations in an anisotropic one-dimensional ferromagnet containing a spin cluster of arbitrary size is found exactly within the framework of the discrete Takeno–Homma model. The boundaries of stability of spin nanoclusters are determined in dependence of their size and the exchange and the anisotropy parameter of the ferromagnet. The problem of the spin wave scattering against nanoclusters is solved and explicit analytical expressions for their reflection and transmission coefficients are obtained. A model of a metamaterial consisting of weakly interacting magnetic molecular nanoclusters and possessing revealed dynamic properties is proposed.