Vortices in real antiferromagnets

Анотація

Досліджено статичні та динамічні властивості вихорів в антиферомагнетиках у межах єдиного підходу, заснованого на нелінійному рівнянні сигма-моделі, виведеному з урахуванням повної магнітної симетрії різних класів антиферомагнетиків, зокрема альтермагнетиків. Антиферомагнетики із симетрією альтермагнетиків допускають деякі нетривіальні інваріанти в енергії, такі як взаємодія Дзялошинського–Морія різних форм, що може призводити до ненульової спонтанної намагніченості навіть без зовнішнього магнітного поля. Вивчення антиферомагнетиків, особливо антиферомагнітних солітонів, наразі має велике значення через потенційне застосування в перспективних спінтронних пристроях із підвищеною швидкодією. Основна увага приділяється вихорам, вбудованим у доменну стінку (також відомим як лінії Блоха), які, ймовірно, є єдиною можливою реалізацією вихороподібних солітонів для реальних антиферомагнетиків із ненульовою, навіть дуже слабкою, анізотропією в базисній площині. Розглядається спосіб створення таких вихрових солітонів та реалізація різних режимів їхнього вимушеного руху у разі прикладання магнітного поля, зокрема градієнтного поля, неоднорідного в просторі. Обговорюються характерні особливості динаміки антиферомагнітних вихорів для антиферомагнетиків з різною магнітною симетрією. Виявлено ефекти зниження симетрії вихорів навіть для найпростішої лоренцінваріантної версії сигма-моделі. У межах суто симетричного підходу аналізується наявність гіроскопічних сил, що діють на вихор, який рухається разом із доменною стінкою, та вздовж нерухомої доменної стінки. Показано, що ненульова гіросила може бути викликана лише прикладанням зовнішнього магнітного поля, тоді як для альтермагнетиків будь-якої симетрії без зовнішнього поля, навіть зі скошеними підґратками, гіросила відсутня для будь-якої форми феноменологічної енергії, допустимої магнітною симетрією магнетика.