Пресс-центр

14.12.2016

Ученый совет утвердил важнейшие результаты 2016 года

1. Реализация протоколов квантовой оптической памяти в изотопически чистом кристалле 143Nd3+:Y7LiF4

Руководитель: А.А.Калачев (КФТИ КазНЦ РАН)
Исполнители: Р.А. Ахмеджанов, Л.А. Гущин, И.В. Зеленский, Д.А. Собгайда (ИПФ РАН, КФТИ КазНЦ РАН)

Впервые реализованы протоколы оптической квантовой памяти на основе атомной частотной гребёнки в изотопически чистом кристалле YLiF4, обогащённом изотопом лития-7 и легированном примесными ионами неодима-143. Запись и воспроизведение слабых световых импульсов впервые реализована с использованием атомных частотных гребёнок, имеющих двойной период по частоте, а также с использованием перестраиваемого резонатора, находящегося в криостате при температуре жидкого гелия. Достигнута общая эффективность протокола квантовой памяти 12%.

      Запись и воспроизведение слабого светового импульса длительностью 25 нс с помощью атомной частотной гребёнки, имеющей период 16 МГц, соответствующий времени задержки 60 нс. Атомная частотная гребёнка приготовлена на одном из оптических переходов  примесных ионов неодима-143 в кристалле Y7LiF4, имеющем неоднородную ширину 70 МГц при концентрации примесных ионов 0.005 ат.%.

Публикации:

  1. R.A. Akhmedzhanov, L.A. Gushchin, A.A. Kalachev, S.L. Korableva, D.A. Sobgayda, I.V. Zelensky. Atomic frequency comb memory in an isotopically pure 143Nd3+:Y7LiF4 crystal // Laser Physics Letters, V.13, No.1, 015202(1-5) (2016)
  2. R.A. Akhmedzhanov, L.A. Gushchin, A.A. Kalachev, N.A. Nizov, V.A. Nizov, D.A. Sobgayda, I.V. Zelensky. Cavity-assisted atomic frequency comb memory in an isotopically pure 143Nd3+:Y7LiF4 crystal // Laser Physics Letters, V.13, No.11, 115203(1-5) (2016) 
2. Возможность генерации спин-поляризованного тока в сверхпроводящем слое

Руководитель: Гарифуллин И.А. (КФТИ КазНЦ РАН)
Ответственные исполнители: И.А. Гарифуллин, Н.Н. Гарифьянов, П.В. Лексин, А.А. Камашев, А.А. Валидов (КФТИ КазНЦ РАН)
Я.В. Фоминов (ИТФ РАН им. Л.Д. Ландау РАН, МФТИ)
Й. Шуманн, В. Катаев, Р. Клингелер, О.Г. Шмидт, Б. Бюхнер, Й. Томас (Институт твердого тела и материаловедения (IFW) Дрезден, Германия )

Обнаружен минимум в зависимости температуры сверхпроводящего перехода тонкопленочной гетероструктуры Fe1/Fe2/Pb от угла между намагниченностями ферромагнитных слоев железа Fe1 и Fe2. Установлено, что минимум обусловлен возникновением триплетной компоненты в куперовском конденсате. Последнее означает возможность генерации спин-поляризованного тока в сверхпроводящем слое, что будет использоваться при разработке элементной базы сверхпроводниковой спинтроники.

Опубликовано: 

  1. P.V. Leksin, N. N. Garif’yanov, I. A. Garifullin, Ya.V. Fominov, J. Schumann, Y. Krupskaya, V. Kataev, O. G. Schmidt, and B. Büchner. Evidence for Triplet Superconductivity in a Superconductor-Ferromagnet Spin Valve . Phys. Rev. Lett. 109, 057005 (2012). 
  2. P. V. Leksin, A. A. Kamashev, N. N. Garif’yanov, I. A. Garifullin, Ya. Fominov, J. Schumann, C. Hess, V. Kataev, B. Büchner. Peculiarities of Performance of the Spin Valve for the Superconducting Current Письма в ЖЭТФ 97, 549 (2013). 
  3. P. V. Leksin, N. N. Garif’yanov, A. A. Kamashev, Ya.V. Fominov, J. Schumann, C. Hess, V. Kataev, B. Büchner, I.A. Garifullin.Superconducting spin-valve effect and triplet superconductivity in CoOx/Fe1/Cu/Fe2/Cu/Pb multilayer. Physical Review B 91, 214508 (2015). 
  4. P. V. Leksin, A. Kamashev, J. Schumann, P. V. Leksin, A. A. Kamashev, J. Schumann1, V. E. Kataev, J. Thomas, B. Büchner, and I. A. Garifullin . Boosting the superconducting spin valve effect in a metallic superconductor/ferromagnet heterostructure. Nano Research. Vol. 9. P. 1005–1011 (2016). 
  5. Isolation of proximity-induced triplet pairing channel in a superconductor/ferromagnet spin valve / P. V. Leksin, N. N. Garif’yanov, A. Kamashev, A. A. Validov, Ya. V. Fominov, J. Schumann, V. Kataev, J. Thomas, B. Büchner, and I. A. Garifullin. Physical Review B. Vol. 93, P. 100502(R) (1–5) (2016).
3. Применение частотных гребенок низкой четкости для спектроскопии сверхвысокого разрешения

Руководитель: Р.Н. Шахмуратов (КФТИ КазНЦ РАН)
Ответственные исполнители: Ф.Г Вагизов (КФУ), М.О. Скалли, О. Кочаровская (T&M University, USA)

Развит новый метод спектроскопии, позволяющий определять резонансные частоты квантовых переходов с точностью до одной сотой естественной ширины линии поглощения. Метод основан на низкочастотной фазовой модуляции излучения, преобразующей его спектр в гребенку с частотным интервалом меньшим ширины линии поглощения. Фильтрация такого излучения резонансной средой приводит к осцилляциям интенсивности. Вдали от точного резонанса основной вклад дают первая и вторая гармоники осцилляций. В точном резонансе остается только вклад второй гармоники. Исследуя частотный состав модуляции интенсивности излучения, можно определить резонансную частоту перехода с высокой точностью.

Зависимость отношения амплитуд первой D1 и второй D2 гармоник осцилляции интенсивности от резонансной расстройки Δ. Γ0 - однородная ширина линии.
LFC - результат для низкочастотной фазовой модуляции.

Публикация:
R.N. Shakhmuratov, F.G. Vagizov, M.O. Scully, O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 94, No. 4, 043849 (1-8) (2016).   

4. Развитие теории формы спектров магнитного резонанса с учетом переноса спиновой когерентности, вызванного случайным процессом релаксации

Руководитель: К.М. Салихов (КФТИ КазНЦ РАН)

Развита последовательная теория формы спектров магнитного резонанса с учетом переноса спиновой когерентности, вызванного случайным процессом релаксации. Эта теория дала, в частности, последовательное описание известного в спектроскопии эффекта обменного сужения спектров. Общий подход, сформулированный в нашей работе, применен для детального исследования спинового обмена между парамагнитными зондами в растворах. Дан детальный теоретический анализ проявления спинового обмена между стабильными нитроксильными радикалами в стационарных спектрах электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). На основании полученных результатов предложен новый алгоритм определения скорости переноса спиновой когерентности из анализа формы спектров ЭПР. Этот алгоритм успешно применен для анализа изученных нами экспериментально трансформаций спектров ЭПР нитроксильных радикалов при изменении концентрации радикалов. Развитая в этой работе последовательная теория дала толчок для постановки новых опытов, поиска новых протоколов эксперимента, которые позволят с большей точностью определять скорости переноса спиновой квантовой когерентности из данных спектроскопии магнитного резонанса.

Публикации:

  1. K. M. Salikhov, M. M. Bakirov, R. T. Galeev. Detailed Analysis of Manifestations of the Spin Coherence Transfer in EPR Spectra of 14N Nitroxide Free Radicals in Non-Viscous Liquids. Appl. Magn. Reson. 47, 1095-1122 (2016)
  2. K.M. Salikhov. Consistent paradigm of the spectra decomposition into independent resonance lines. Appl. Magn. Reson. 47, № 11 (2016). DOI: 10.1007/s00723-016-0823-3
5. Впервые методом ионно-стимулированного осаждения получены тонкие пленки нанокристаллического железа, проявляющие перпендикулярную к поверхности одноосную магнитную анизотропию и полосовую доменную структуру.

Исполнители: Лядов Н.М., Хайбуллин Р.И., Файзрахманов И.А., Бизяев Д.А., Бухараев А.А., Шустов В.А. (КФТИ Казнц РАН)

Обнаружено, что тонкие (~100 нм) пленки железа, полученные методом ионно-стимулированного осаждения, проявляют ряд особенностей в структуре и магнитных характеристиках. Пленки представляют собой наноструктурированный материал, состоящий из наноразмерных (~10 нм) кристаллитов α-Fe и межкристаллитной неупорядоченной среды (фазы) железа. Пленки характеризуются микронапряжениями растяжения, величина которых более чем на порядок превышает предел пластической деформации массивного железа. Кривые намагничивания пленок, регистрируемые при комнатной температуре, как в плоскости, так и перпендикулярно к плоскости пленки свидетельствуют о наличии перпендикулярной к поверхности пленки одноосной магнитной анизотропии. Пленки проявляют полосовую магнитную доменную структуру. Термический отжиг в вакууме ведет к кристаллизации пленки, снятию микронапряжений, и отожжённые образцы проявляют типичное для кристаллических пленок железа магнитное поведение.


Рисунок. Кривые намагничивания тонкой пленки Fe57, регистрируемые при комнатной температуре, как в плоскости (in-plane), так и перпендикулярно (out-of-plane) к плоскости пленки.

Публикации:  

  1. N.M. Lyadov, V.V. Bazarov, F.G. Vagizov, I.R. Vakhitov, E.N. Dulov,R.N. Kashapov, A.I. Noskov, R.I. Khaibullin, V.A. Shustov, I.A. Faizrakhmanov. Structural and magnetic studies of thin Fe57films formed by ion beam assisted deposition. Applied Surface Science. – 2016. – Vol.378. –p.p. 114-119.
  2. Анализ структуры и магнитно-фазового состава плёнок Fe57, сформированных по технологии ионно-стимулированного осаждения [Текст] / Н.М. Лядов, В.В. Базаров, Ф.Г. Вагизов, В.А. Шустов, Е.Н. Дулов, А.И. Носков, Р.И. Хайбуллин, И.А. Файзрахманов // Мёссбауэровская спектроскопия и ее применения: сборник материалов XIV Международной конференции (Казань, 28 сентября – 1 октября 2016 г.) – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2016. – С. 90.

6. Магнитоупругий эффект в микрочастицах пермаллоя

Руководитель: А. А. Бухараев (КФТИ КазНЦ РАН)
Отвестственные исполнители: Д. А. Бизяев, Ю. Е. Кандрашкин, Л. В. Мингалиева, Н. И. Нургазизов, Т. Ф. Ханипов (КФТИ КазНЦ РАН)

С помощью двух независимых методов – ферромагнитного резонанса (ФМР) и магнитно-силовой микроскопии  (МСМ) – исследован магнитоупругий эффект в микрочастицах пермаллоя. Из анализа спектров ФМР получены значения поля эффективной магнитоупругой анизотропии, индуцированной механическим сжатием микрочастиц. С использованием этих данных смоделированы МСМ изображения напряженных и ненапряженных микрочастиц, которые хорошо совпадают с экспериментальными МСМ изображениями. Продемонстрировано, что при сжатии микрочастиц происходит существенное снижение порога формирования в них однородной намагниченности под воздействием внешнего магнитного поля. Актуальность полученных результатов обусловлена возможностью их использования при создании запоминающих ячеек и логических элементов стрейнтроники.

Рис. МСМ изображения (экспериментальные и смоделированные), отражающие трансформацию доменной структуры микрочастицы пермаллоя размером 25х25х0.3 мкм3  при увеличении наведенной сжатием магнитоупругой анизотропии с 2.32 до 4.65 мТл.

Публикации

  1. Д. А. Бизяев, А. А. Бухараев, Ю. Е. Кандрашкин, Л. В. Мингалиева, Н. И. Нургазизов, Т. Ф. Ханипов / Магнитоупругий эффект в микрочастицах пермаллоя // Письма в ЖТФ, 2016, Т. 42, С. 24-32.
  2. A. P. Chuklanov, N. I. Nurgazizov, D. A. Bizyaev, T. F. Khanipov, A. A. Bukharaev, V. Yu. Petukhov, V. V. Chirkov and G. G. Gumarov / Investigation of strain-induced magnetization change in ferromagnetic microparticles // Journal of Physics: C., 2016, V.714, P.012006.    
  3. Д.А. Бизяев, А.А. Бухараев, Н.И. Нургазизов, Т.Ф. Ханипов  / Исследование трансформации доменной структуры при механической деформации микрочастиц пермаллоя// ХХ Международная научная школа «Когерентная оптика и  оптическая спектроскопия» 18-20 октября 2016, Казань, Сборник статей. Ср.57-60.
7. Способ получения алмазных дифракционных элементов методом ионной имплантации

Руководитель: А.Л. Степанов (КФТИ КазНЦ РАН)
Исполнители: М.Ф. Галяутдинов, В.И. Нуждин, В.Ф. Валеев, Н.В. Курбатова (КФТИ КазНЦ РАН)
Соисполнители: Ю.Н. Осин, В.В. Воробьев (КФУ)

Предложена новая методика формирования оптических дифракционных элементов на поверхности алмаза, основанная на низкоэнергетической высокодозовой имплантации алмаза ионами бора через маску. Показано, что в процессе имплантации в немаскированных областях облучаемого алмаза происходит его графитизация. Формирование периодических графитизированных микроструктур на поверхности алмаза контролировалось методами оптической, электронной, конфокальной и атомно-силовой микроскопии, а также рамановской спектроскопией. Периодически изменяемые комплексные показатели преломления дифракционных элементов обеспечиваются чередующимися областями необлученного алмаза и графитизированных микроструктур. Эффективность функционирования дифракционного алмазного элемента продемонстрирована при его зондировании излучением гелий-неонового лазера. Основным практическим применением полученных результатов является развитие ключевого направления фотоники по созданию новых эффективных элементов алмазной интегральной оптики.


Изображение картины дифракционного рассеяния на экране, полученное на отражение от сформированной по новой методике алмазной решетки при ее зондировании гелий-неоновым лазером. Прототип с алмазной решеткой закреплен на металлическом держателе.

Публикации:

  1. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, В.Ф. Валеев, М.Ф. Галяутдинов, Н.В. Курбатова, В.В. Воробьев, Ю.Н. Осин, Алмазная дифракционная решетка, Патент РФ № 166144, 2016
  2. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, М.Ф. Галяутдинов, Н.В. Курбатова, В.Ф. Валеев, В.В. Воробьев, Ю.Н. Осин, Создание дифракционной решетки на алмазной подложке имплантацией ионами бора, Письма ЖТФ Т.43, вып. 2 (2017) 38-44.
  3. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, В.Ф. Валеев, М.Ф. Галяутдинов, Алмазная дифракционная решетка, Сборник научных статей «Наноструктуры в конденсированных средах», Минск: ИТМО НАН Беларуси 2016, С. 243-248.
  4. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, М.Ф. Галяутдинов, Н.В. Курбатова, В.Ф. Валеев, В.В. Воробьев, Ю.Н. Осин, Алмазная тонкопленочная дифракционная решетка, Сборник статей по материалам конференции АН РТ «Развитие научных исследований в рамках взаимодействия Российского фонда фундаментальных исследований и Академии наук Республики Татарстан, посвященной 25-летию образования Академии наук Республики Татарстан», Казань, 25 сентября 2016, (2016-2017).
8. Обнаружение эффекта фотоиндуцированного суперпарамагнетизма: ЭПР детектирование на наночастицах γ-Fe2O3 в дендримере

Руководитель: Н.Е. Домрачева (КФТИ КазНЦ РАН)
Исполнители: Воробьева В.Е. (КФТИ КазНЦ РАН),  Груздев М.С. (ИХР РАН), Пятаев А.В. (КФУ).

Обнаружен новый фотомагнитный материал на основе поли(пропилен иминового) дендримера, содержащего магнитные/полупроводниковые наночастицы гамма оксида железа (γ-Fe2O3). Показано, что облучение лазером (длиной волны 266 нм) данного нанокомпозита приводит к изменению суперпарамагнитных свойств наночастиц вследствие генерации электронов проводимости при облучении.

Рис. Изменение сигнала электронного магнитного резонанса γ-Fe2O3  наночастиц при облучении лазером.

Публикации:

  1. Domracheva N.E., Vorobeva V.E., Gruzdev M.S., Pyataev A.V.: Blue shift in optical absorption, magnetism and light-induced superparamagnetism of g-Fe2O3 nanoparticles formed in dendrimer. J. Nanopart. Res., 17, (2) 83 (2015).
  2. Vorobeva V.E., Domracheva N.E., Gruzdev M.S., Pyataev A.V.: Optical properties and photoinduced superparamagnetism of g-Fe2O3 nanoparticles formed in dendrimer. Materials Science in Semiconductor Processing, 38, 336-341 (2015).
  3. Domracheva N., Vorobeva V., Pyataev A., Gruzdev M., Chervonova U., Kolker A.: New magnetic nanostructures with multifunctional properties based on iron-containing dendrimers. VII International conference “High-spin molecules and molecular magnets”, p. 51 (2016). 

Возврат к списку