В природе существуют и более сложные магнетики, в которых магнитный порядок не только неколлинеарный, но и геликоидальный (рис. 1). Как же выглядят домены в таких материалах (FeSi:Co, MnSi и др.), где в отсутствие доменов имеется непростой магнитный порядок? На этот вопрос попытались ответить авторы [1], которые установили, что в геликоидальных магнетиках структура доменных стенок сильно отличается от привычных блоховской и неелевской моделей.
Рис. 1. Различные типы геликоидального упорядочения спинов.
Рис. 2. Антихиральные двойники, составляющие доменную стенку в геликоидальном магнетике.
Например, хотя без магнитной анизотропии эти доменные стенки не существуют, от ее величины их конфигурация (ширина и энергия) практически не зависит. Кроме того, доменные стенки всегда разделены на два антипода (антихиральные двойники), между которыми наблюдается регулярная закрученность (вихревая структура) намагниченности (рис. 2) [2].
Расчеты, учитывающие магнитную анизотропию, антисимметричное и симметричное обменное взаимодействия, показали, что в центросимметричных кристаллах доменные стенки могут быть представлены, как на рис. 3, а в кристаллах, где отсутствует центр инверсии, как на рис. 4.
Рис. 3. Доменные стенки в центросимметричном геликоидальном магнетике:
a – поперечное сечение стенки Хуберта;
b – вихрь, параллельный геликоидальной оси, в системе, где намагниченность вращается в плоскости рисунка;
c – вихревая стенка, закрепленная под углом к геликоидальной оси
(стрелки обозначают ориентацию намагниченности)
Рис. 4. Доменные стенки в нецентросимметричном
геликоидальном магнетике.
Теоретически рассчитанные доменные стенки
слева без вихрей, справа – с вихрями.
В обоих типах кристаллов (с центром и без центра инверсии) доменные стенки состоят из регулярного набора вихревых линий и представляют собой преимущественно двумерные системы. Доменным стенкам присуща периодичность вдоль стенки. На наш взгляд она связана с периодичностью кристалла и потому может быть названа вторичным рельефом Пайерлса. В работе [2] был поставлен вопрос также и о динамике доменных стенок в геликоидальных магнетиках. Обнаружилось, что помимо традиционного влияния дефектов структуры, на подвижность доменных стенок (их открепление от дефектов) влияет вторичный рельеф Пайерлса. Причем его действие очень необычно: оно заключается в более легком откреплении от дефектов. Получается, что два фактора (дефекты структуры и рельеф Пайерлса), каждый из которых оказывает тормозящее действие на доменные стенки, вместе ослабляют друг друга. Отметим, что доменные стенки обладают и многими другими привлекательными свойствами в мультиферроиках и ферромагнетиках с геликоидальной упорядоченностью спинов. Например, их движением можно управлять с помощью электрического поля, поскольку они обладают определенной электрической поляризацией. Это вроде бы открывает новые горизонты создания эффективных структур с переключаемой намагниченностью. Однако, насколько известно из литературы, в экспериментах электрическим полем почему-то не удается переключать намагниченность в молекулярных металлорганических геликоидальных магнетиках. Не удается также найти сообщений об этом и для металлических сплавов.
О.Коплак
1. F.Li et al., Phys. Rev. Lett. 108, 107203 (2012).
2. B. Roostaei, arXiv:1303.4780
