Везде

УРАВНЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ МУЛЬТИФЕРРОИКОВ, ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЙ ВЕКТОРНОМУ ПРОИЗВЕДЕНИЮ СПИНОВ ИОНОВ ЯЧЕЙКИ, ПОД ВЛИЯНИЕМ ГАМИЛЬТОНИАНА ГЕЙЗЕНБЕРГА

Вы можете
Код статьи
S0044451024110099-1
DOI
10.31857/S0044451024110099
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Козловa М. В.
  • Аффилиация: Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
Труханова М. И.
  • Аффилиация:
    Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
    Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук
Том/ Выпуск
Том 166 / Номер выпуска 5
Страницы
665-678
Аннотация
Получено уравнение эволюции поляризации (плотности электрического дипольного момента) для мультиферроиков II типа, в которых поляризация пропорциональна векторному произведению спинов ионов ячейки. Рассмотрен режим, в котором основным механизмом эволюции является обменное кулоновское взаимодействие, моделируемое гамильтонианом Гейзенберга. Полученное уравнение эволюции поляризации содержит плотность спина и плотность нематического тензора, возникающего как антикоммутатор спинов для частиц с S = 1 и более (для частиц со спином S = 1/2 он вырождается в концентрацию частиц). Также для построения замкнутой модели эволюции спина и поляризации в мультиферроиках получены уравнения для упомянутых выше физических величин. Приведено обоснование спин-токовой модели с помощью уравнения баланса импульса и уравнения эволюции спина, выведенных из микроскопического многочастичного уравнения Паули с учетом спин-орбитального взаимодействия. Для анализа механизма формирования электрического дипольного момента, пропорционального векторному произведению спинов магнитных ионов, использована спин-токовая модель, в рамках которой получена связь коэффициента пропорциональности с обменным интегралом. В работе использовано приближение среднего поля, когда многочастичная волновая функция системы ионов аппроксимируется произведением одночастичных функций.
Ключевые слова
Дата публикации
26.07.2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
46

Библиография

  1. 1. А.П. Пятаков, А.К. Звездин, Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики, УФН 182, 593 (2012), DOI: 10.3367/UFNr.0182. 201206b.0593 [A.P. Pyatakov and A.K. Zvezdin, Magnetoelectric and Multiferroic Media, Phys. Usp. 55, 557 (2012), DOI: 10.3367/UFNe.0182.201206b.0593].
  2. 2. Y. Tokura, S. Seki, and N. Nagaosa, Multiferroics of Spin Origin, Rep.Prog.Phys. 77, 076501 (2014), DOI: 10.1088/0034-4885/77/7/076501.
  3. 3. H. Katsura, N. Nagaosa, and A.V. Balatsky, Spin Current and Magnetoelectric Effect in Noncollinear Magnets, Phys.Rev. Lett. 95, 057205 (2005), DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.057205.
  4. 4. M. Mostovoy, Ferroelectricity in Spiral Magnets, Phys.Rev. Lett. 96, 067601 (2006), DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.067601.
  5. 5. L. S. Kuz’menkov and S.G. Maksimov, Quantum Hydrodynamics of Particle Systems with Coulomb Interaction and Quantum Bohm Potential, Theor. Mat.Phys. 118, 227 (1999).
  6. 6. L. S. Kuz’menkov, S.G. Maksimov, and V.V. Fedoseev, Microscopic Quantum Hydrodynamics of Systems of Fermions: Part I, Theor.Mat.Phys. 126, 110 (2001).
  7. 7. P.A. Andreev, I.N. Mosaki, and M. I. Trukhanova, Quantum Hydrodynamics of the Spinor Bose – Еinstein Condensate at Non-Zero Temperatures, Phys. Fluids 33, 067108 (2021), DOI: 10.1063/5.0053035.
  8. 8. P. Andreev, Measuring the Coupling Constant of Polarized Fermions via Sound Wave Spectra, Theor.Mat.Phys. 213, 1762 (2022), DOI: 10.1134/S0040577922120091.
  9. 9. T. Koide, Spin-Electromagnetic Hydrodynamics and Magnetization Induced by Spin-Magnetic Interaction, Phys.Rev.C 87, 034902 (2013).
  10. 10. А. Ахиезер, В. Барьяхтар, С. Пелетминский, Спиновые волны, Наука, Москва (1967).
  11. 11. Y. Kawaguchi and M. Ueda, Theory of Spin-2 Bose – Einstein Condensates: Spin Correlations, Magnetic Response, and Excitation Spectra, Phys. Rep. 520, 253 (2012).
  12. 12. D.M. Stamper-Kurn and M. Ueda, Spinor Bose – Einstein Condensates, Rev.Mod.Phys. 85, 1191 (2013).
  13. 13. M. I. Trukhanova and P. Andreev, A New Microscopic Representation of the Spin Dynamics in Quantum Systems with the Coulomb Exchange Interactions, Moscow University Physics Bulletin, 79, 232 (2024), DOI: 10.3103/S0027134924700255, arXiv:2305.03826.
  14. 14. J. Hu, Microscopic Origin of Magnetoelectric Coupling in Noncollinear Multiferroics, Phys.Rev. Lett. 100, 077202 (2008), DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.077202.
  15. 15. V.B. Berestetskii, E.M. Lifshitz, and L.P. Pitaevskii, Vol. 4, Quantum Electrodynamics, Butterworth –Heinemann (1982).
  16. 16. П.А. Андреев, М.И. Труханова, Квантовогидродинамическое представление обменного взаимодействия в теории описания магнитоупорядоченных сред, Вестник Моск. унив., сер. 3, физика, астрономия 78(4), 2340103 (2023), DOI: 10.55959/MSU0579-9392.78.2340103.
  17. 17. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика, т. 9, Статистическая физика, ч. 2, Теория конденсированного состояния, Физматлит, Москва (2001).
  18. 18. Д.И. Хомский, Мультиферроики и не только: электрические свойства различных магнитных текстур, ЖЭТФ 159, 581 (2021), DOI: 10.31857/S0044451021040015 [D. I. Khomskii, Multiferroics and Beyond: Electric Properties of Different Magnetic Textures, JETP 132, 482 (2021)].
  19. 19. S. Dong, J.-M. Liu, S.-W. Cheong, and Z. Ren, Multiferroic Materials and Magnetoelectric Physics: Symmetry, Entanglement, Excitation, and Topology, Adv.Phys. 64, 519 (2015), DOI: 10.1080/00018732.2015.1114338.
  20. 20. T. Goto, T. Kimura, G. Lawes, A. Ramirez, and Y. Tokura, Ferroelectricity and Giant Magnetocapacitance in Perovskite Rare-Earth Manganites, Phys.Rev. Lett. 92, 257201 (2004).
  21. 21. A. Munoz, J. Alonso, M.T. Casais, M. J. MartnezLope, J. L. Martinez, and M.T. Fernandez-Diaz, The Magnetic Structure of YMnO3 Perovskite Revisited, J.Phys.: Condens.Matter 14, 3285 (2002).
  22. 22. V.Yu. Pomjakushin, M. Kenzelmann, A. Donni, A.B. Harris, T. Nakajima, S. Mitsuda, M. Tachibana, L. Keller, J. Mesot, and H. Kitazawa, Evidence for Large Electric Polarization from Collinear Magnetism in TmMnO3, New J.Phys. 11, 043019 (2009), DOI: 10.1088/1367-2630/11/4/043019.
  23. 23. H. Kimura, Y. Sakamoto, M. Fukunaga, H. Hiraka, and Y. Noda, Control of Magnetic Interaction and Ferroelectricity by Nonmagnetic Ga Substitution in Multiferroic YMn2O5, Phys. Rev.B 87, 104414 (2013), https://doi.org/10.1103/ PhysRevB.87.104414.
  24. 24. P.A. Andreev and L. S. Kuz’menkov, On the Equation of State for the “Thermal” Part of the Spin Current: The Pauli Principle Contribution in the Spin Wave Spectrum in a Cold Fermion System, Prog.Theor.Exp.Phys. 2019, 053J01 (2019), DOI: 10.1093/ptep/ptz029.
  25. 25. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика, т. 3, Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, Москва (1974).
  26. 26. I.A. Sergienko, C. Sen, and E. Dagotto, Ferroelectricity in the Magnetic E-Phase of Orthorhombic Perovskites, Phys.Rev. Lett. 97, 227204 (2006), DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.227204.
  27. 27. P.A. Andreev, Extended Hydrodynamics of Degenerate Partially Spin Polarized Fermions with Short-Range Interaction up to the Third Order by Interaction Radius Approximation, Laser Phys. 31, 045501 (2021), https:// doi.org/10.1088/15556611/ abe717.
  28. 28. A. S. Moskvin and S.-L. Drechsler, Microscopic Mechanisms of Spin-Dependent Electric Polarization in 3d Oxides, Eur.Phys. J.B 71, 331 (2009), DOI: 10.1140/epjb/e2009-00264-6.
QR
Перевести