Представительная делегация ученых Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН приняла участие в VIII Евро-азиатском симпозиуме «Тенденции в магнетизме» EASTMAG-22, прошедшем в конце августа в Казани. Как молодые, так и маститые учёные из лабораторий физики магнитных явлений, радиоспектроскопии и спиновой электроники, резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ, физики магнитных плёнок, теоретической физики, сильных магнитных полей, магнитодинамики, кристаллофизики были рады встрече, живому научному взаимодействию, обмену идеями с коллегами и соавторами из Москвы, Екатеринбурга, Владивостока, представлявшими известнейшие «магнитные» научные центры страны.

Начиная с 2001 года, симпозиум EASTMAG объединяет интересы и усилия специалистов в области фундаментальных магнитных свойств вещества, магнетизма и сверхпроводимости, магнетизма сильно коррелированных систем, спинтроники, динамики магнитных систем и магнитных резонансов, магнитооптики, сверхбыстрого магнетизма, магнитных наночастиц и гранулярных систем. Статусный форум проходит каждые три года. Дважды его участников принимал и Красноярск. В этом году организатором значимого события стали Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского, который входит в состав ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Академия наук Татарстана и Казанский федеральный университет.

Среди полутысячи участников EASTMAG-2022 команда красноярских физиков-магнитчиков была заметной. Более тридцати сотрудников Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, половина из которых — молодые ученые, доказывала лидерство ИФ СО РАН в области магнетизма. Физика магнитных явлений и магнитных материалов была в центре внимания красноярских учёных изначально, с момента основания института Леонидом Васильевичем Киренским в 1957 году. Тонкопленочные и монокристаллические технологии, разработанные в институте, экспериментальные работы, теоретические исследования в области магнетизма, выполненные в интенсивном международном сотрудничестве, признаны мировым магнитным сообществом.

Один из идейных вдохновителей и организаторов симпозиума – профессор, доктор физико-математических наук, руководитель научного направления «магнетизм» Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Сергей Геннадьевич Овчинников рассказал, как из идеи за эти годы выросло такое значимое и масштабное научное событие:

В советское время в разных городах страны регулярно проводились всесоюзные конференции по магнетизму. Будучи студентом, я присутствовал на такой конференции в Красноярске в стенах Института физики еще в 1971 году. Последняя всесоюзная конференция по магнетизму прошла в Ташкенте в 1991 году. Сейчас в России регулярно проводятся две крупные международные конференции по этому направлению: Московский международный симпозиум по магнетизму (MISM) и Евро-азиатский симпозиум «Тенденции в магнетизме» (EASTMAG).

MISM, в основном, организуется силами МГУ, который, безусловно, является одним из российских лидеров в этом направлении. Напомню, что Л.В.Киренский — выпускник кафедры магнетизма МГУ. Симпозиум EASTMAG был задуман в Екатеринбурге в Институте физики металлов УрО РАН академиком Владимиром Васильевичем Устиновым и впервые проведен там же в 2001 году. ИФМ УрОРАН также бесспорно является одним из российских лидеров по магнетизму. По задумке Устинова, эти симпозиумы должны были проводиться в восточной части России.

Красноярский Институт физики — так же известный в России центр исследований магнетизма. Наша команда активно участвовала в первом форуме. Неудивительно, что оргкомитет симпозиума предложил мне взяться за организацию второго EASTMAG в Красноярске. Он прошел очень успешно в 2004 году. После этого EASTMAG собирался в Казани (2007). Екатеринбурге (2010), Владивостоке (2013). Симпозиум на Дальнем Востоке был организован при активном участии нашего института. В это время там был образован Дальневосточный федеральный университет, которому передали большой комплекс зданий на острове Русском, где перед этим прошел международный восточный экономический форум. Это очень красивое место с шикарной инфраструктурой. Коллектив организаторов из ДВФУ был активен, но очень молод, и они попросили меня принять участие в формировании программы пленарных докладов. После этого в 2016 году EASTMAG снова был организован в Красноярске. Хочу отметить, что и в 2004, и в 2016 году все магнитные лаборатории Института физики, кафедры СФУ, администрация ИФ очень активно помогали проведению симпозиума, и у наших гостей остались самые благоприятные впечатления от города. В 2019 году снова был Екатеринбург и, наконец, событие этого года в Казани. Следует отдать должное нашим коллегам из столицы Татарстана: симпозиум был прекрасно организован.

В этом году, благодаря мегагранту Правительства РФ по магнитным МАХ-фазам, в Казани была организована отдельная стендовая секция «МАХ- материалы», все докладчики которой представляли Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН. Сергей Овчинников отметил большой прогресс в тематике оптомагнетизма. Цель этого направления — оптическое управление магнитными свойствами материалов. В результате ожидается создание нового поколения сверхбыстрых магнитных устройств, переключаемых светом. Это направление не новое, оно активно развивается во всем мире уже более десяти 10 лет. За это время достигнут существенный прогресс, и в двух пленарных докладах обсуждались различные аспекты этих достижений.

В программе конференции в Казани было 10 пленарных докладов, 5 из них представляли исследователи из Москвы, по одному — ученые из Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Перми, Красноярска и Китая. При этом докладчик из Санкт-Петербурга, находясь в Аргентине, и исследователь из Китая делали доклады онлайн. Традиция EASTMAG — большое количество иностранных участников и английский как второй язык конференции. Но в этом году очных докладчиков, не говорящих по-русски, не было. Следующий EASTMAG доверено провести уже хорошо зарекомендовавшему себя коллективу ДВФУ во Владивостоке.

Пленарный доклад Сергея Овчинникова «Спиновые кроссоверы в магнитных материалах» был посвящен теме, которой он с коллегами начал заниматься около 20 лет назад. Сначала было получено теоретическое объяснение экспериментов группы ученых из Москвы по изменению электронных и магнитных свойств оксидов железа при сверхвысоких давлениях 50-100 ГПа изменением спинового состояния ионов Fe⁺³. Потом были совместные теоретические и экспериментальные исследования ученых из Красноярска и Москвы.

«Мы начинали совместные работы с группой профессора Любутина из Москвы и при участии моих аспиранток Натальи Казак и Светланы Харламовой. После опубликования теоретической работы с тогда еще студентом-дипломником Юрием Орловым в престижном журнале Physical Review Letters в 2008 году меня пригласили в США с докладами в центральную геофизическую лабораторию в Вашингтоне, и на синхротрон в Аргонской национальной лаборатории, где проводились эксперименты по воздействию мегабарных давлений на свойства различных кристаллов, в основном, окислов железа. Там я узнал, что такие же высокие давления, при которых меняются электрические и магнитные свойства окислов железа, характерны для нижней мантии Земли на глубинах от 800 до 3000 км. В результате появилась серия совместных работ с геофизиками из Новосибирска, где мы предсказали существование металлического слоя внутри нижней мантии Земли на глубинах 1400-1800 км, и исследовали влияние спинового кроссовера и металлизации на различные геофизические свойства. Параллельно Ю. Орлов развивал многоэлектронный метод расчета электронной структуры с учетом возможного сосуществования разных спиновых конфигураций, в результате чего ему удалось описать изменения электронной структуры и магнитных свойств редкоземельных кобальтитов типа LaCoO₃. Эта проблема известна более 50 лет. Оказалось, что ее решение связано с умением описывать спиновые кроссоверы между высокоспиновым и низкоспиновым ионными состояниями Co⁺³. В отличие от окислов железа, где для достижения спинового кроссовера требуется приложить сверхвысокое мегабарное давление, в кобальтитах достаточно нагреть кристалл до вполне умеренных температур порядка 500К.

В последние 10 лет в нашей группе активно ведутся исследования подобных кроссоверов в кобальтитах с различными редкоземельнвми ионами. Получение образцов и проведение экспериментальных исследований осуществляет Вячеслав Дудников. Еще один новый шаг в исследованиях был недавно сделан Юрием Орловым и сотрудником кафедры теоретической физики СФУ Сергеем Николаевым, которые построили теорию динамических спиновых кроссоверов, связанных со сверхбыстрой оптической накачкой магнитных диэлектриков с изменением спина ионов железа при накачке. Еще один мой ученик, Владимир Гавричков, со своим аспирантом Семеном Полукеевым, развили метод расчета межатомных обменных взаимодействий в системах со спиновым кроссовером. Они показали, что при динамическом спиновом кроссовере в FeBO₃ изменяется знак обменного взаимодействия возбужденного иона с соседними, что и обуславливает возможности оптического управления магнитными свойствами материала», — рассказывает о работах по этому направлению Сергей Овчинников.

Комплексные исследования научного коллектива Сергея Овчинникова неоднократно поддерживались грантами РФФИ, последние 5 лет работы ведутся при поддержке грантов РНФ (проект № 18-12-00022 и его продление проект №18-12-00022П). В этом году текущий проект заканчивается, но уже запланировано продолжения перспективных исследований совместно с коллегами из Белоруссии. Доклад в Казани был основан на данных фундаментальной обзорной статьи, принятой в печать в журнал «Успехи физических наук».

Статус красноярской школы магнитной физики подтверждали не только мэтры. Дипломом за лучшую постерную презентацию на симпозиуме EASTMAG-2022 отмечен младший научный сотрудник лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН Илья Бондарев, представивший работу «Низкотемпературное поведение латерального фотовольтаического эффекта в многослойных наноструктурах на основе кремния», выполненную в тесном взаимодействии с группой сотрудников лаборатории радиоспектроскопии и спиновой электроники ИФ СО РАН.

«Полагаю, жюри проявило интерес к теме нашего исследования, которая, возможно, была не слишком широко представлена в рамках симпозиума. Работа посвящена исследованию электронного сигнала, индуцированного оптическим излучением (фотовольтаического эффекта) в слоистых структурах металл/диэлектрик/полупроводник (МДП) на основе кремния. Данные структуры интересны особым сочетанием электрических и магнитных свойств. Наличие магнитных элементов позволяет управлять электронным транспортом носителей заряда за счёт манипулирования их магнитным/спиновым состоянием, а кремниевые подложки позволяют интегрировать МДП-структуры в современную полупроводниковую электронику. Исследование фотовольтаического эффекта в МДП-структурах должно расширить прикладной потенциал МДП-устройств. Мы обнаружили необычные низкотемпературные особенности влияния магнитного поля на фотовольтаический эффект в структурах Mn/SiO2/n-Si, Fe/SiO2/p-Si и Fe3Si/p-Si, которые могут прояснить природу происходящих процессов и косвенно указывают на возможность использования данных систем в магнитооптических сенсорах и устройствах спинтроники», — рассказал о своем докладе Илья Бондарев.