Взаимодействие магнитных вихрей с дефектами

Abstract

Рассеяние магнитных вихрей и вихревых пар магнитным дефектом в двумерных легкоплоскостных ферромагнетиках теоретически исследовано в рамках классических уравнений динамики намагниченности и приближения коллективных переменных для координат вихрей. Предложена модель дефекта как локальной области магнетика, отличающейся от остальной части обменным взаимодействием. Рассмотрено вращение магнитного вихря вокруг дефекта и рассеяние им вихревых пар (связанных состояний вихря и антивихря). В пределе малоуглового рассеяния получены аналитические выражения для дифференциального сечения рассеяния и зависимости угла рассеяния от параметров вихревой пары, дефекта и прицельного расстояния. Рассеяние вихревых пар дефектом исследовано численно и качественно во всей области параметров рассеяния. Указано на существование критических значений прицельного параметра, при которых характер рассеяния качественно меняется, и продемонстрирована возможность существования локализованных у дефекта вращательных состояний вихревых пар.

Розсіяння магнітних вихорів та вихрових пар магнітним дефектом в двовимірних легкоплощинних феромагнетиках теоретично розглянуто в межах класичних рівнянь динаміки намагніченості та наближенні колективних змінних для координат вихорів. Запропоновано модель дефекту як локальної частини магнетика, що відрізняється від іншої частини обмінною взаємодією. Розглянуто обертання магнітного моменту вихора навколо дефекту і розсіювання ним вихрових пар (зв’язаних станів вихора та антивихора). Для малокутового розсіяння отримано аналітичний вираз для диференційного перерізу розсіяння та залежність кута розсіяння від параметрів вихрових пар, дефекту та прицільної відстані. Розсіяння вихрових пар дефектом досліджено чисельно та якісно в усій області параметрів розсіяння. Вказано на існування критичних значень прицільної відстані, при яких характер розсіяння якісно змінюється, та продемонстровано можливість існування локалізованих біля дефекту обертальних станів вихрових пар.

Magnetic vortices and vortex pairs scattering by magnetic defects in 2D easy-plane ferromagnetic is investigated in the frame of classical equations of magnetization dynamics and in the collective variables approach for the vortices coordinates. The model for defect as the magnetic domain with exchange interaction differing from the same for the main matrix was suggested. The magnetic vortex rotation about the defect and the vortex pair scattering by defect was considered. The analytical expression for differential scattering cross-section and the dependence of the scattering angle on the parameters of vortex pair, defect and impact parameter were obtained in the limit of small-angle scattering. Vortex pairs scattering by defect was investigated numerically and by qualitative analysis in the wide region of the scattering parameters. The character of the scattering changes qualitatively at the critical value of impact parameter. It was demonstrated the possibility for existence of vortex pairs rotary states localized near defects.