ИСТИНА

Проект посвящен фундаментальной проблеме возникновения полярного упорядочения в магнитных материалах как предпосылки появления у них магнитоэлектрических свойств, в том числе локализованных на наномасштабных магнитных неоднородностях. Такими неоднородностями могут служить магнитные доменные границы, линии Блоха и другие магнитные топологические эффекты, а также неоднородности, возникающие вследствие градиентных механических напряжений, локально нарушающих пространственную инверсию кристалла. Проект предполагает как получение новых кристаллов (Китай), так и их экспериментальное (Россия, Индия), а также теоретическое исследование с помощью феноменологического подхода и из первых принципов (Россия, Китай). Предполагается, что в результате выполнения проекта будут исследованы магнитоэлектрические свойства магнитных топологических дефектов в оптически прозрачных магнитных материалах - пленках ферритов гранатов и пластинах ортоферритов, изучено воздействие механических напряжений на спиновую и сегнетоэлектрическую структуру в пленках феррита висмута, построена теория магнитоэлектрических явлений, учитывающая симметрию обменного гамильтониана и кристаллической решетки, определены микроскопические механизмы магнитоэлектрических взаимодействий в магнитных полярных кристаллах: оксидах R2Cu2O5 и эшинитах RFeWO6.

The project is focused on polar magnetic materials and structures, from bulk crystals to the localized magnetic inhomogeities, in line with the new trend: to consider the coupling of magnetic, ferroelectric and elastic properties on the level of individual domains and even domain walls. The Chinese team will investigate both proper and improper multiferroic materials, to better understand the intrinsic magnetoelectric coupling. Increasing the working temperature of improper magnetoelectrics to that of proper magnetoelectrics is still a challenge. We propose novel designs to realize the ultimate goal of room temperature applications, by making use of rare earth, low dimensionality, and superlattice structures. It is an important research direction in the future information electronics where we can mutually control electricity and magnetism. The Russian team will be responsible for experimental study of multiferroic properties of magnetic topological defects like domain walls, bubbles, Bloch lines and other spatially modulated spin structures. The strain-induced and electric field-induced transformation of the spin structure will be investigated. The Indian team will focus on exploring new multiferroic materials based on polar magnets that can provide strong coupling between electric and magnetic polarization. Three different families of polar magnets will be studied under this project.

- будут исследованы локальные магнитоэлектрические свойства доменных границ в оптически прозрачных магнитных материалах, влияние электрического поля на магнитные топологические дефекты, -Будут определены основные обменные константы соединений при помощи метода функционала плотности и на их основе проведено статистическое моделирование магнитного и магнитоэлектрического поведения мультиферроиков и полярных магнитов методом Монте-Карло. - Будет проведено теоретическое исследование воздействия механических напряжений на спиновую и сегнетоэлектрическую структуру в пленках феррита висмута. Проведено численное моделирование работы нейроморфных систем обработки изображений на стрейнтронных элементах -Будет построена термодинамическая теория фазовых переходов (теория Гинзбурга-Ландау) и магнитоэлектрических явлений, учитывающая симметрию обменного гамильтониана и кристаллической решетки, определены микроскопические механизмы магнитоэлектрических взаимодействий.

Участники проекта имеют большой опыт в исследовании магнитоэлектрических свойств микромагнитных структур. Ими было впервые обнаружено наличие электрической поляризации у магнитных доменных границ, проявляющейся в виде движения доменных стенок под действием электрического поля в пленках феррит-гранатов [Письма в ЖЭТФ, т.86, c.124 (2007); Applied Physics Letters, v.93, p.182510 (2008)], теоретически предсказана возможность зарождения магнитных скирмионов под действием электрического поля [JMMM, v.383 p. 255 (2015)]. В 2016 году участниками проекта открыто еще одно явление, свидетельствующее о чрезвычайно сильном влиянии электрического поля на микромагнитные конфигурации - эффект зарождения цилиндрических магнитных доменов под действием поля точечного электрода [Письма в ЖЭТФ, т.104, c. 196 (2016)]. В 2017 году участниками проекта продемонстрирована возможность практического использования эффекта электроиндуцированного смещения доменных границ для модуляции светового излучения [Scientific reports, vol. 7, P. 264 (2017)]. Авторы заявки имеют также большой опыт в проведении исследований методами сканирующей зондовой микроскопии и анализе изображений, получаемых в магнитной силовой микроскопии. Участники проекта имеют опыт взаимодействия с индийскими партнерами в изучении магнитоэлектрических эффектов в антиферромагнитных шпинелях с коллинеарным упорядочением.