Институт Физики им.Л.В.Киренского
Победитель конкурса сайтов СО РАН - 2010
Яndex

www.yandex.ru
  Главная
  Офис
  Новости
  Службы
  Семинары
  Достижения
  Научные отчеты
  Лаборатории
  Направления
  Интеграция
  Разработки
  Ученый совет
  Советы по защитам
  Аспирантура
  Конференции
  Конкурсы, Гранты
  Публикации
  Препринты
  Издательство
  Библиотека
  Совет молодых учёных
  Студентам
  Виртлаб
  История
  Фоторепортажи
  Персоналии
  О  Киренском
  Ученики и соратники
  Мемориальный музей
  Бухг-рия, план. отдел
  Download
  Карта  сервера

О нас… Текущие проекты
Публикации Патенты История

[ Сотрудники лаборатории сильных магнитных полей ]

Лаборатория была организована академиком Л.В. Киренским в 1969 г. Следующим руководителем лаборатории был Г. С. Вейсиг, а с 1973 г. д.ф.- м.н. Б. П. Хрусталев, при котором лаборатория получила основное развитие. С 1996 г. по 2010 г. лабораторией руководил к.ф.-м.н. М.И. Петров. С 2010 г. лабораторию возглавил к.ф.м.н., доцент Шайхутдинов Кирилл Александрович.

В лаборатории работают 8 научных сотрудников (1 – доктор наук, 7 кандидатов наук), 6 инженеров, 4 аспиранта, 7 студентов.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ:

  1. Развитие методик создания сильных импульсных магнитных полей.
  2. Разработка методик исследования физических свойств твердых тел в сильных импульсных и стационарных магнитных полях.
  3. Исследование магнитных и магнитотранспортных свойств монокристаллических и кластерных магнетиков, высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), замещенных манганитов лантана, а также ориентационных переходов в капсулированных жидких кристаллах (КПЖК) под действием магнитного поля.

Лаборатория располагает следующим экспериментальным оборудованием:

  1. Вибрационный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом, позволяющий проводить измерения намагниченности и восприимчивости в температурном интервале 2 – 400 К в магнитных полях до 70 кЭ.
  2. Установка по исследованию физических свойств твердых тел в сильных импульсных магнитных полях до 400 кЭ, продолжительность импульса – до 15 мс, температурный диапазон – 77.4 – 350 К.
  3. Установка по исследованию оптического пропускания капсулированных жидких кристаллов в импульсных магнитных полях до 200 кЭ.
  4. Установка по исследованию магнитотранспортных свойств твердых тел на базе электромагнита ФЛ-1, температурный диапазон – 77.4 – 350 К, магнитное поле до 15 кЭ.

  5. Все перечисленные установки полностью автоматизированы.

Наиболе важные результаты исследований:

  1. Исследованы температурные зависимости электросопротивления при различных величинах и ориентациях магнитного поля и транспортного тока композитов Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO и Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + BaPbO3, представляющих сеть джозефсоновских переходов. Ранее было показано, что указанные композиты демонстрируют значительный магниторезистивный эффект при температуре кипения жидкого азота, что перспективно для практического применения ВТСП-композитов в качестве высочувствительных датчиков магнитного поля. В ходе исследований выявлено, что магнитосопротивление указанных материалов чувствительно к взаимной ориентации транспортного тока и магнитного поля. Обнаружено, что зависящее от угла θ между направлением транспортного тока и магнитного поля магнитосопротивление ведёт себя пропорционально sin2θ. Это указывает на то, что композиты на основе ВТСП, представляющие сеть джозефсоновских переходов, способны регистрировать не только величину, но также и вектор магнитной индукции. С целью исследования гистерезисного поведения магнитосопротивления гранулярных ВТСП и его взаимосвязи с магнитным гистерезисом проведены измерения магнитосопротивления R(H) и критического тока IC(Н) композитов из ВТСП Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 и CuO. В таких композитах реализуется сеть джозефсоновских переходов, причём несверхпроводящий ингредиент выступает в качестве барьеров между ВТСП гранулами. Гистерезисные зависимости магнитосопротивления R(H) исследованы в широком диапазоне плотности транспортного тока j и проанализированы в рамках двухуровневой модели гранулярного сверхпроводника, в которой диссипация происходит в джозефсоновской среде, а магнитный поток может закрепляться как в гранулах, так и в джозефсоновской среде. Экспериментально продемонстрирована взаимосвязь между гистерезисом критического тока IC(Н) и эволюцией гистерезисной зависимости магнитосопротивления R(H) при варьировании транспортного тока. Исследовано влияние магнитной предыстории на гистерезисное поведение R(H) и появление участка с отрицательным магнитосопротивлением.
  2. Ширина гистерезиса магнитосопротивления в зависимости от значений H↓
    Рис.1.a Зависимости R(H) образца YBCO + 30vol. %CuO при различных значениях транспортного тока I (2, 4, 7, 10 mA – снизу вверх) и различных величинах максимально приложенного поля Hmax = 1, 2, 3…7 kOe при T = 4.2 K. Стрелки указывают направление изменения внешнего поля H. Зависимости R(H) (поле возрастает) показаны закрытыми символами, а зависимости R(H) (поле убывает) – открытыми символами. Штриховые линии поясняют определение значения полевой ширины гистерезиса ΔHR=const = H - H Рис.1b Ширина гистерезиса магнитосопротивления ΔHR=const = H↓ - H↑ при R = const (транспортный ток 2-10 mA ) в зависимости от значений H↓ для данных R(H) образца YBCO + 30vol. %CuO на рис1.a.

Впервые показано, что зависимости R(H) характеризуются независящим от транспортного тока параметром - шириной петли гистерезиса R(H). Это проиллюстрировано на рис. 1a,b. На рис. 1a приведены гистерезисные зависимости R(H) образца YBCO + 30CuO при различных значениях транспортного тока I (2, 4, 7, 10 mA – снизу вверх) и различных величинах максимально приложенного поля Hmax = 1, 2, 3…7 kOe при T = 4.2 K. А на рис. 1b показана ширина гистерезиса магнитосопротивления ΔHR=const = H↓ - H↑при R = const (транспортный ток 2-10 mA ) в зависимости от значений H↓ для данных R(H) образца YBCO + 30CuO рис. 1a. Такое поведение указывает на то, гистерезис магнитосопротивления определяется только магнитным потоком, захваченным в сверхпроводящих гранулах, а влияние захвата магнитного потока в джозефсоновской среде несущественно для гистерезиса транспортных свойств исследованных объектов.

Проведены подробные исследования вольт-амперных характеристик (ВАХ) в широком интервале температур (77.4 – 300 К) и магнитных полей (0 - 25 Т) замещенных манганитов лантана как в виде моно- и поликристаллов, так и виде тонких пленок в широком диапазоне (до 1 А) аппаратурных токов. Основной целью работ было изучение влияния транспортного тока и приложенного электрического поля на электросопротивление данных материалов, т.е. возможности реализации широко известного механизма разрушения зарядового упорядочения в диэлектрических областях, возникающих в результате фазового расслоения манганитов. Было обнаружено, что ВАХ характеризуются участком с отрицательным дифференциальным сопротивлением, т.е. эффектом «токового переключения». Ниже температуры перехода металл-диэлектрик для всех образцов на ВАХ наблюдался гистерезис. Однако подробный анализ влияния внутреннего саморазогрева образца с привлечением экспериментальных данных по теплопроводности показал, что ВАХ подобного вида объясняются в рамках концепции неравновесного разогрева электронного газа (модель горячих электронов) и формирования токовых шнуров внутри образца. В качестве примера на рис. 2 представлены экспериментальные ВАХ монокристаллического (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 при различных температурах (рис. 2а) и результаты моделирования ВАХ в модели неравновесного разогрева электронного газа (рис. 2б).

экспериментальные ВАХ при различных температурахрезультаты моделирования ВАХ в модели неравновесного разогрева электронного газа
Рис.2.a Рис.2b

Магнитооптическими методами исследовано упорядочение нематического жидкого кристалла (ЖК) на поверхности гелеобразного полимера, отвердеваемого в присутствии ориентирующего магнитного поля. При данном способе приготовления в нематике возникает доменная структура, обусловленная фазовыми превращениями, связанными со спинодальным распадом двухфазной системы полимер-растворитель. Домены имеют планарную ориентацию, поскольку обращаются при наблюдении в поляризованном свете за изменением интенсивности окраски красителя, введенного в нематическую матрицу, при повороте анализатора на 900 (рис. 3).

Обращение доменной структуры примесного нематика 5ЦБ
Рис. 3. Обращение доменной структуры примесного нематика 5ЦБ, наблюдаемое в поляризационный микроскоп, при повороте поляризаторе на 90°. Ячейка сформирована при фазовом разделении ЖК и полимера в отсутствие магнитного поля. Положение вектора е световой волны параллельно (слева) и перпендикулярно (справа) выделенному направлению магнитного поля.
Изменение интегрального дихроизма N* (o) примесного поглощения для серии полидоменных  ЖК-ячеекЭкспериментальная (точки) и теоретически рассчитанные (линии) зависимости параметра порядка S* красителя КД-10 в матрице 5ЦБ от ориентирующего магнитного поля H.
Рис. 4. Изменение интегрального дихроизма N* (o) примесного поглощения для серии полидоменных ЖК-ячеек, приготовленных при различных значениях магнитного поля H. Сплошная линия – интерполяция. Горизонтальной линией обозначен предел изменения данной величины, соответствующий дихроизму N калибровочной ЖК-ячейки. Рис. 5. Экспериментальная (точки) и теоретически рассчитанные (линии) зависимости параметра порядка S* красителя КД-10 в матрице 5ЦБ от ориентирующего магнитного поля H. Штриховая гогизонтальная линия – ориентационный параметр порядка примесного красителя, полученный из измерений дихроизма монодоменного образца.

Директор ЖК в доменах ориентируется вдоль силовых линий поля, а степень упорядочения зависит от величины напряженности поля (рис. 4).

В полях Н ≥ 20 кЭ формируются монодоменные слои нематика ЖК, который после выключения поля остается однородно ориентированным вдоль заданного направления.

Зависимость степени упорядочения S* примесных молекул красителя в жидкокристаллической матрице от величины ориентирующего магнитного поля H, при различных значениях азимутальной энергии сцепления Wφ, показывает динамику упорядочения молекул ЖК (рис. 5.).

Экспериментальная зависимость параметра порядка S* близка к расчетной при значении Wφ = 1x10-3 эрг/см2. Данный результат свидетельствует, что ориентация ЖК в магнитном поле в доменных образованиях происходит при конечном и сравнительно небольшом значении энергии сцепления. Процесс увеличения степени ориентационной упорядоченности ЖК связан с последовательным непрерывным скольжением директора по полимерной поверхности, отверждаемой в магнитном поле. Упорядочение нематика в условиях фазового разделения существенно отличается от известного механизма жесткого закрепления ЖК на гладких поверхностях при охлаждении нематика в магнитном поле [J. Cheng, G.D. Boyd, Appl. Phys. Lett., 35, P. 444, (1979)].

Важнейшие публикации:

  1. Балаев Д.А., Гохфельд Д.М., Дубровский А.А., Попков С.И., Шайхутдинов К.А., Петров М.И., Гистерезис магнитосопротивления гранулярных ВТСП как проявление магнитного потока, захваченного сверхпроводящими гранулами, на примере композитов YBCO + CuO, ЖЭТФ, 2007,Т. 132, выпуск 6, с. 1340-1352.
  2. Balaev D.A., Gokhfeld D.M., Popkov S.I., Shaykhutdinov K.A., Petrov M.I. Hysteretic behavior of the magnetoresistance and the critical current of bulk Y3/4Lu1/4Ba2Cu3O7 + CuO composites in a magnetic field // Physica C. – 2007. – V. 460-462. - № 2. – P. 1307-1308.
  3. Балаев Д.А. , Дубровский А.А., Шайхутдинов К.А., Попков С.И., Гохфельд Д.М., Гохфельд Ю.С., Петров М.И. Механизм гистерезисного поведения магнитосопротивления гранулярных ВТСП. Универсальность ширины гистерезиса магнитосо противления // ЖЭТФ, 2009, Т. 135, С. 271-279.
  4. K.A. Shaykhutdinov, S.I. Popkov, D.A. Balaev, S.V. Semenov, A.A. Bykov, A.A. Dubrovskiy, N.V. Sapronova, N.V. Volkov, Physica B 405, 4961 (2010).
  5. Гуняков В.А., Мысливец С.А., Паршин А.М.., Зырянов В.Я., Архипкин В.Г., Шабанов В.Ф. Управление пропусканием многослойного фотонного кристалла с жидкокристаллическим дефектом с помощью магнитного поля. ЖТФ. Т.80, вып.10. (2010).
  6. Zyryanov V.Ya, Myslivets S.A., Gunyakov V.A., Parshin A.M., Arkhipkin V.G., Shabanov W.F., Lee W. Magnetic field tunable defect modes in a photonic crystal/liquid crystal cell. Optics express. V.18, No2 (2010).


© И н с т и т у т Ф и з и к и
им. Л. В. Киренского СО РАН 1998—2012 Для вопросов и предложений

Российская академия наук СО РАН TopList