В.В. Устинов†,
И.А. Ясюлевич‡ Институт физики металлов имени М.Н. Михеева, Уральское отделение РАН, ул. С. Ковалевской 18, Екатеринбург, 620108, Российская Федерация
Хиральная спинтроника — новейшая перспективная ветвь квантовой электроники, в основе которой лежат спиновые транспортные явления в материальных объектах, обладающих хиральной симметрией. Данный обзор посвящён становлению и развитию хиральной спинтроники гелимагнетиков — материалов, характеризующихся спиральной магнитной структурой. В работе рассматриваются общие принципы описания электрического и спинового транспорта в проводящих кристаллах при наличии неоднородностей внешнего магнитного поля и/или внутренних магнитных полей обменного происхождения. Демонстрируется, что взаимодействие спинов электронов проводимости с пространственно-неоднородным полем обменного происхождения в гелимагнетиках даёт естественное объяснение двум экспериментально наблюдаемым спин-транспортным эффектам: электрическому магнитохиральному эффекту и кинетическому магнитоэлектрическому эффекту. Представлена оригинальная методика, позволяющая определять магнитную хиральность проводящих гелимагнетиков на основе экспериментальных исследований вышеупомянутых гальваномагнитных эффектов. Описывается построение теории эффекта передачи спинового момента в проводящих хиральных гелимагнетиках, включающей исследование влияния данного эффекта на намагниченность и электросопротивление гелимагнетиков. Продемонстрировано, что эффект передачи спинового момента в гелимагнетиках приводит к вращению спирали намагниченности под действием электрического тока. Это может быть использовано для создания новых устройств спиновой электроники, в которых проводящие гелимагнетики будут выступать в качестве основных функциональных компонентов.
Ключевые слова: хиральность, гелимагнетик, спиновый ток, спинтроника, невзаимный транспорт, электрический магнитохиральный эффект, магнитохиральная анизотропия, кинетический магнитоэлектрический эффект, эффект передачи спинового момента PACS:52.25.Dg, 72.15.−v, 72.15.Gd, 72.25.Ba, 72.25.Dc, 75.30.−m, 75.40.Gb, 75.76.+j, 85.75.−d, 85.75.Bb, 85.75.Dd () DOI: URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/10/c/ Цитата: Устинов В В, Ясюлевич И А "Хиральная спинтроника гелимагнетиков" УФН195 1062–1093 (2025)
Поступила: 17 января 2025, доработана: 14 июля 2025, одобрена в печать: 30 июля 2025
Устинов В В, Мушников Н В, Ирхин В Ю (Ред.) Физика магнитных материалов и наноструктур (Екатеринбург: Ин-т физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, 2020)
Ustinov V V, Yasyulevich I A, in Intern. Conf. Functional Materials, ICFM-2021, Alushta, October 4 - 8, 2021. Book of Abstracts (Simferopol: V.I. Vernadsky Crimean Federal Univ., 2021) p. 5
Vélez S Proc. of the Materials for Sustainable Development Conf., MATSUS23 and Sustainable Technology Forum, STECH23, Val
Parkin S S P Samarkand Intern. Symp. on Magnetism, July 2 - 6, 2023, Samarkand, Uzbekistan. Book of Abstracts p. 7
Ustinov V V, Yasyulevich I A Samarkand Intern. Symp. on Magnetism, July 2 - 6, 2023, Samarkand, Uzbekistan. Book of Abstracts p. 237
Вонсовский С В Магнетизм (М.: Наука, 1971); Пер. на англ. яз., Vonsovskii S V Magnetism (New York: John Wiley and Sons, 1974)
Taylor K N R, Darby M I Physics of Rare Earth Solids (London: Chapman and Hall, 1972); Пер. на русск. яз., Тейлор К, Дарби М Физика редкоземельных соединений (М.: Мир, 1974)
Нагаев Э Л Физика магнитных полупроводников (М.: Наука, 1979); Пер. на англ. яз., Nagaev E L Physics of Magnetic Semiconductors (Moscow: Mir Publ., 1983)
Никитин С А Магнитные свойства редкоземельных металлов и их сплавов (М.: Изд-во МГУ, 1989)
Соболева Т К, Стефановский Е П, Тарасенко В В Физ. тверд. тела22 2353 (1980); Soboleva T K, Stefanovskii E P, Tarasenko V V Sov. Phys. Solid State22 1370 (1980)
Изюмов Ю А Дифракция нейтронов на длиннопериодических структурах (М.: Энергоатомиздат, 1987)
Ахиезер А И, Барьяхтар В Г, Пелетминский С В ЖЭТФ45 337 (1963); Akhiezer A I, Baryakhtar V G, Peletminskii S V Sov. Phys. JETP18 235 (1964)
Ахиезер А И, Барьяхтар В Г, Пелетминский С В Спиновые волны (М.: Наука, 1967); Пер. на англ. яз., Akhiezer A I, Bar'yakhtar V G, Peletminskii S V Spin Waves (Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1968)