Том 126, № 4 (2025)

В обзоре дано теоретическое описание структур известных к настоящему времени трехмерных магнитных вихрей в магнетиках с центром и без центра инверсии. Для случая изотропного и одноосного ферромагнетика рассмотрены: кноидальные и спиральные “ежи”, вихревые структуры типа “включения”, вихревая нить с различными двумерными топологическими зарядами, вихревая круговая нить, вихревая кольцевая доменная стенка. Описана структура магнитных вихрей в различных наноструктурах. Показано, как спин-трансферный наноосциллятор можно использовать для создания диссипативного магнитного капельного солитона. Для магнетиков без центра инверсии рассмотрена структура вихревых объектов типа: стопка спиновых спиралей, косы из скирмионных струн и магнитные скирмионные пучки. Показано, что трехмерная структура вихря является причиной нетривиального взаимодействия скирмионов. Описан экспериментально обнаруженный новый тип частицеподобного состояния в киральных магнетиках — киральный боббер — и предложена на его основе концепция магнитной твердотельной памяти.

Изучена магнитная восприимчивость нанокомпозитов с частицами литий-кобальтового и литий-кобальт-никелевого ортофосфатов в постоянных и переменных магнитных полях. Измерены температурные зависимости восприимчивости и кривые намагничивания. Показано, что на температурной зависимости композита с частицами LiNi_0.5Co_0.5PO₄ есть один максимум при температуре T_N = 13.5 K, а состояние с несоизмеримым неколлинеарным магнитным упорядочением не реализуется. У нанокомпозита с частицами LiCoPO₄, напротив, есть два максимума при температурах T_N = 31.1 K и T_max= 21.9 К. Ниже температуры T_N в обоих нанокомпозитах реализуется упорядочение антиферромагнитного типа.

В интервале температур от 78 до 293 K измерены температурные зависимости электросопротивления сплавов Гейслера Co_2−xMn_1+xAl (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), а также их оптические свойства в интервале спектра (0.155 – 5) эВ при комнатной температуре. Показано, что величина электросопротивления всех сплавов превышает 250 мкОм∙см и увеличивается с ростом содержания марганца до значений, превышающих 380 мкОм∙см, а вид температурных зависимостей электросопротивления изменяется с “металлического” для Co₂MnAl на “полупроводниково-подобный” для Mn₂CoAl с переходом через инвар Co_1.75Mn_1.25Al. Продемонстрировано, что в формировании оптических свойств исследованных сплавов определяющую роль играют межзонные переходы. Установлено, что при комнатной температуре электропроводность и оптическая проводимость при 0.38 эВ уменьшаются с ростом концентрации марганца при х = 0.5 и 0.75 соответственно, а затем слабо изменяются с ростом х. Высказано предположение, что такое поведение связано с изменениями в зонном спектре сплавов, наиболее сильно проявляющихся в сплаве Mn₂CoAl.

Изучена структурная и магнитная неэквивалентность ионов никеля Ni²⁺ в монокристаллах литий-галлиевой шпинели методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Показано распределение ионов по подрешеткам и структурно-неэквивалентным положениям в элементарной ячейке кристаллической решетки монокристалла литий-галлиевой шпинели Li_0.5Ga_2.5O₄. Параметры и свойства материалов определяются таким распределением ионов. В монокристалле образуются центры двух типов. Ионы никеля Ni²⁺ замещают в структурно-неэквивалентных положениях ионы галлия, находящиеся в тетраэдрическом окружении, и ионы лития, находящиеся в октаэдрическом окружении. Исследования могут быть использованы при анализе свойств шпинельных ферритов и немонокристаллических материалов. Перспективность работы заключается в том, что в настоящее время обычно на практике применяются порошковые материалы. Но их свойства в зависимости от технологии получения различны. Показано на примере монокристаллов, каким образом распределяются вводимые примесные ионы. Это распределение происходит равномерно по структурно-неэквивалентным положениям. Необходимо учитывать, что в случае быстрого охлаждения во время роста материалов — монокристаллов и пленок — распределение ионов может быть различным.

Проведены механические испытания кольцевых образцов, вырезанных из нижнего, центрального и верхнего участков двух твэлов, облученных в реакторе БН-600. С помощью анализа напряженно-деформированного состояния получены значения разрушающего напряжения, степени деформации сдвига, накопленной до разрушения, и выполнена количественная оценка поврежденности материала оболочек твэлов. Дополнительно исследована микроструктура. Показано, что при сформировавшейся структуре и остаточном запасе пластичности поврежденность облученного материала оболочек твэлов находится на удовлетворительном уровне.

Исследован процесс выделения первичных и вторичных частиц в сплаве (в вес.%) Al–0.27Zr–0.17Si–0.30Er, изготовленном методом литья с индукционным нагревом и перемешиванием. Исследована однородность распределения удельного электросопротивления (УЭС, r) и микротвердости (HV) по сечению слитка, определен оптимальный режим старения сплава. Определены значения предела текучести, предела прочности и относительного удлинения до разрушения образцов крупнозернистого сплава. Построены зависимости HV и УЭС от температуры и времени отжига и определены параметры уравнения Джонсона–Мела–Аврами–Колмогорова, описывающего интенсивность распада твердого раствора при отжиге. Методом холодного волочения изготовлены тонкие (∅ 0.3 мм) проволоки из сплава Al–0.27Zr–0.17Si–0.30Er; исследована прочность, УЭС и твердость проволок в исходном состоянии и после испытаний на термостойкость в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62004–2014.