Inertial Magnetization Dynamics in Ferromagnetic Nanoparticles Near Saturation

S. V. Titov; Титов С. В.; Yu. P. Kalmykov; Калмыков Ю. П.; K. D. Kazarinov; Казаринов К. Д.; M. A. Cherkasskii; Черкасский М. А.; A. S. Titov; Титов А. С.

doi:10.31857/S0033849423050169

Inertial Magnetization Dynamics in Ferromagnetic Nanoparticles Near Saturation

作者: Titov S.V.¹, Kalmykov Y.P.², Kazarinov K.D.¹, Cherkasskii M.A.³, Titov A.S.¹
隶属关系:
1. Institute of Radioengineering and Electronics, Fryazino Branch, Russian Academy of Sciences
2. University of Perpignan Via Domitia
3. University of Duisburg-Essen
期: 卷 68, 编号 5 (2023)
页面: 454-460
栏目: РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ И ПЛАЗМЕ
URL: https://rjsvd.com/0033-8494/article/view/650523
DOI: https://doi.org/10.31857/S0033849423050169
EDN: https://elibrary.ru/UIMEIJ
ID: 650523

如何引用文章

全文:

开放存取

##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问

订阅存取

详细
作者简介
参考
补充文件
统计

详细

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.

关键词

single-domain ferromagnetic nanoparticle, Landau‒Lifshitz‒Gilbert equation, magnetization, mechanical rotation

参考

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