Inertial Magnetization Dynamics in Ferromagnetic Nanoparticles Near Saturation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Analytical solutions of the inertial Landau‒Lifshitz‒Gilbert equation for the longitudinal and transverse components of the magnetization of a single-domain ferromagnetic nanoparticle under near-saturation conditions are obtained. The solution method is based on simplifying the equation using the first integrals, which are determined using the analogy between the inertial motion of magnetization and the mechanical rotation of a solid. It is shown that accounting for the magnetization inertia causes the nutation at a frequency represented by means of a complete elliptic integral of the first kind. The dependence of the nutation amplitude on the external field value is discussed.

About the authors

S. V. Titov

Institute of Radioengineering and Electronics, Fryazino Branch, Russian Academy of Sciences

Email: macherkasskii@hotmail.com
Fryazino, Moscow oblast, 141190 Russia

Yu. P. Kalmykov

University of Perpignan Via Domitia

Email: macherkasskii@hotmail.com
F-66860 Perpignan, France

K. D. Kazarinov

Institute of Radioengineering and Electronics, Fryazino Branch, Russian Academy of Sciences

Email: macherkasskii@hotmail.com
Fryazino, Moscow oblast, 141190 Russia

M. A. Cherkasskii

University of Duisburg-Essen

Email: macherkasskii@hotmail.com
Duisburg, 47057 Germany

A. S. Titov

Institute of Radioengineering and Electronics, Fryazino Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: macherkasskii@hotmail.com
Fryazino, Moscow oblast, 141190 Russia

References

  1. Neeraj K., Awari N., Kovalev S. et al. // Nature Phys. 2021. V. 17. P. 245.
  2. Olive E., Lansac Y., Wegrowe J.-E. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. № 19. Article No. 192407.
  3. Wegrowe J.-E., Ciornei M.-C. // Amer. J. Phys. 2012. V. 80. № 7. P. 607.
  4. Giordano S., Déjardin P.-M. // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. № 21. Article No. 214406.
  5. Thonig D., Eriksson O., Pereiro M. // Sci. Rep. 2017. V. 7. Article No. 931.
  6. Fähnle M., Steiauf D., Illg C. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. № 17. Article No. 172403.
  7. Ciornei M.-C., Rubí J.M., Wegrowe J.-E. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. № 2. Article No. 020410(R).
  8. Cherkasskii M., Farle M., Semisalova A. // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. № 17. Article No. 174435.
  9. Olive E., Lansac Y., Meyer M. et al. // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. № 21. Article No. 213904.
  10. Cherkasskii M., Farle M., Semisalova A. // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. № 18. Article No. 184432.
  11. Mondal R., Großenbach S., Rózsa L., Nowak U. // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. № 10. Article No. 104404.
  12. Mondal R. // J. Phys. Condens. Matt. 2021. V. 33. № 27. Article No. 275804.
  13. Mondal R., Oppeneer P.M. // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. № 10. Article No. 104405.
  14. Makhfudz I., Olive E., Nicolis S. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 117. № 13. Article No. 132403.
  15. Lomonosov A.M., Temnov V.V., Wegrowe J.-E. // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. № 5. Article No. 054425.
  16. Handbook of Terahertz Technology for Imaging, Sensing and Communications. / Ed. D. Saeedkia. Sawston: Woodhead Publ. Lim., 2013.
  17. Kikuchi T., Tatara G. // Phys. Rev. B. 2015. V. 92. №18. Article No. 184410.
  18. Titov S.V., Coffey W.T., Kalmykov Y.P. et al. // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. № 14. Article No. 144433.
  19. Titov S.V., Coffey W.T., Kalmykov Y.P., Zarifakis M. // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. № 21. Article No. 214444.
  20. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994.
  21. Варшалович Д.А., Москалёв А.Н., Херсонский В.К. Квантовая теория углового момента. Л.: Наука, 1975.
  22. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.
  23. Уиттекер Э.Т., Ватсон Дж.Н. Курс современного анализа. Ч. 2. Трансцендентные функции. М.: Физматлит, 1963.
  24. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / Под ред. М. Абрамовица, И. Стиган. М.: Наука, 1979.
  25. Kalmykov Yu.P. // Phys. Rev. A. 1992. V. 45. № 10. P. 7184.
  26. Titov S.V., Kalmykov Yu.P., Coffey W.T. // J. Chem. Phys. 2003. V. 118. № 1. P. 209.
  27. Titov S.V., Kalmykov Yu.P., Coffey W.T. // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. № 22. Article No. 224418.
  28. Coffey W.T., Kalmykov Yu.P., Titov S.V. Thermal Fluctuations and Relaxation Processes in Nanomagnets. Singapore: World Scientific, 2020.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (37KB)
3.

Download (26KB)
4.

Download (55KB)
5.

Download (31KB)
6.

Download (71KB)

Copyright (c) 2023 С.В. Титов, Ю.П. Калмыков, К.Д. Казаринов, М.А. Черкасский, А.С. Титов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».