28.02.2024

Ученые МГУ сформулировали аналог принципа Ферма

Рисунок: Схематическое изображение эксперимента: полосовая доменная структура (показана в оранжево-зеленом контрасте) преломляется на полосковом электроде (показан серым) при подаче электрического напряжения на электрод.

Ученые кафедры физики колебаний физического факультета МГУ сформулировали аналог принципа Ферма для определения расположения доменных границ при воздействии электрического поля. Этот эффект может найти применение в регистрах сдвига и других устройствах магнитной логики и памяти. Результаты работы опубликованы в «Письмах в ЖЭТФ» и «Journal of Magnetism and Magnetic Materials».

В оптике принцип Ферма формулируется следующим образом: световой луч выбирает путь между двумя точками, соответствующий минимальному времени прохождения. Этот принцип объясняет феномен преломления лучей при переходе из одной среды в другую.

Рисунок: Магнитооптическое изображение, соответствующее экспериментальной конфигурации на предыдущем рисунке.

При проведении экспериментов по влиянию электростатического поля на доменную структуру сотрудниками, аспирантами и студентами лаборатории фотоники и спинтроники кафедры физики колебаний было обнаружено необычное для микромагнетизма явление: доменные границы, пересекающие полосковый электрод, на который подано электрическое напряжение, «преломляются». Большое количество наблюдений этого явления при различных углах между направлением доменных границ и электродом свидетельствует, что закон Снеллиуса выполняется при всех углах и величинах напряжения на электроде, а «показатель преломления» зависит от знака и величины поданного на электрод электрического напряжения по линейному закону.

Полученные результаты подтвердили ранее предложенную модель явления: вследствие неоднородного магнитоэлектрического эффекта электрическое поле меняет плотность поверхностной энергии доменной границы. Согласно сформулированному принципу, доменная граница располагается так, чтобы ее общая поверхностная энергия была минимальна.  Более детальное численное моделирование, проведенное аспирантом кафедры физики колебаний Никитой Мясниковым, показывает, что доменная граница отслеживает все неоднородности электрического поля и может преломляться на одном электроде по нескольку раз — не только на его границах, но и в области под ним, там, где меняется электрическое поле.

Рисунок: Схематическое изображение преломления на широкой части электродов.

«Этот эффект служит ещё одним красивым примером чувствительности магнитных доменных границ к электрическому полю — явления, ранее открытого в нашей лаборатории. Он может найти применение в регистрах сдвига и других устройствах магнитной логики и магнитной памяти», — резюмирует руководитель лаборатории фотоники и спинтроники профессор Александр Пятаков.

Источник: Пресс-служба МГУ