ПРОГРАММА СПЕЦКУРСА
«Магнитоэлектрические явления в кристаллах (взаимосвязь магнитного и электрического упорядочений – введение в физику мультиферроиков)»

Профессор Кротов С.С.
5 курс, 10 семестр, 32 часа

1. Введение.

2. Магнитоэлектрические эффекты и физика мультиферроиков.
2.1. Магнитоэлектрические эффекты в кристаллах.
2.2. Микроскопическая несовместимость (антагонизм) сегнетоэлектричества и магнетизма.
2.3. Возможные механизмы, способные соединить магнетизм и сегнетоэлектричество.

3. Подходы, обеспечивающие сосуществование сегнетоэлектричества и магнетизма.
3.1. Независимые упорядочивающиеся системы.
3.2. Сегнетоэлектричество, индуцированное уединенными электронными парами.
3.2.1. Механизм сегнетоэлектричества, индуцированного уединенными электронными парами.
3.2.2. Мультиферроик BiFeO3.
3.3. Геометрическое сегнетоэлектричество в гексагональных манганитах.
3.3.1. Геометрическое сегнетоэлектричество и эффекты связи в YMnO3.
3.3.2. Управление магнитными состояниями электрическим полем в HoMnO3.
3.4. Сегнетоэлектричество, наведенное спиральным спиновым упорядочением.
3.4.1. Соображения симметрии.
3.4.2. Микроскопические механизмы.
3.4.2.1. Обратное взаимодействие Дзялошинского-Мория.
3.4.2.2. Взаимодействие Нагаосы-Касуи-Балатского.
3.4.2.3. Модель спиновых токов.
3.4.3. Экспериментальная реализация и физические системы.
3.4.3.1. Одномерная спирально-упорядоченная цепочка спинов.
3.4.3.2. Двумерная система спирально-упорядочивающихся спинов.
3.4.3.3. Трехмерная система спирально-упорядочивающихся спинов.
3.4.4. Мультиферроики при комнатной температуре.
3.4.5. Спиновые спиральные магнетики, управляемые электрическим полем.
3.5. Сегнетоэлектричество в СО системах.
3.5.1. Зарядовая фрустрация в LuFe2O4.
3.5.2. Зарядово-орбитальное упорядочение в манганитах.
3.5.3. Сосуществование зарядового упорядочения «на узлах» и «на связях».
3.5.4. Зарядовое упорядочение и магнитострикция.
3.6. Сегнетоэлектричество, наведенное соразмерным антиферромагнитным порядком.
3.7. «Переключение» магнитного упорядочения электрическим полем.
3.7.1. Соображения симметрии.
3.7.2. Антиферромагнетизм BaNiF4, наведенный электрической поляризацией.
3.7.3. Слабый ферромагнетизм FeTiO3, наведенный электрической поляризацией.

4. Элементарные возбуждения в мультиферроиках: электромагноны.
4.1. Теоретическое рассмотрение.
4.2. Электромагноны в спиновых спирально-упорядоченных (Tb/Gd)MnO3.
4.3. Электромагноны в фрустрированных магнетиках RMn2O5.
4.4. Циклоидальные электромагноны в BiFeO3.

5. Ферротороидные системы.
5.1. Ферротороидное упорядочение.
5.2. Магнитоэлектрические эффекты в ферротороидных системах.
5.3. Наблюдение ферротороидных доменов.
6. Возможные практические применения мультиферроиков.

Литература.

1. Р“. Рђ. Смоленский, Р. Р•. Чупис, УФН 25, 475, (1982).
2. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Статистическая физика. М. Наука. 1976.
3. Ж. К. Толедано, П. Толедано. Теория Ландау фазовых переходов. М. Мир. 1994.
4. Р. Р•. Дзялошинский, Р–Р­РўР¤ 19, 960 (1964).
5. H. Schmid, Ferroelectrics 161, 1 (1994).
6. M. Fiebig, J. Phys. D 38, R1 (2005).
7. M. Kenzelmann, A. B. Harris, S. Jonas, C. Broholm, J. Schefer, S. B. Kim, C. L. Zhang, S.-W. Cheong, O. P. Vajk, and J. W. Lynn, Phys. Rev. Lett. 95, 087206 (2005).
8. А. М. Кадомцева, С. С. Кротов, Ю. Ф. Попов, Г. П. Воробьев, М. М. Лукина, ЖЭТФ 127, 343 (2005).
9. А. М. Кадомцева, С. С. Кротов, Ю. Ф. Попов, Г. П. Воробьев, ФНТ 32, 933 (2006).
10. A. B. Harris, J. Appl. Phys. 99, 08E303 (2006), A. B. Harris and G. Lawes, in The Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, edited by H. Kronmuller and S. Parkin (Wiley, New York, 2007).
11. S.-W. Cheong, and M. Mostovoy, Nat. Mater. 6, 13 (2007).
12. D. I. Khomskii, Physics 2, 20 (2009).
13. K. F. Wang, J.-M. Liu, and Z. F. Ren, Adv. Phys. 58, 321 (2009).