Пресс-центр

Ученый совет утвердил важнейшие результаты 2024 года

1.   Экспериментально зарегистрирована поляризация апконверсионного люминесцентного излучения одиночной NaYbF₄:Er микрочастицы

Авторы: А. В. Леонтьев, Л. А. Нуртдинова, Е. О. Митюшкин, А. Г. Шмелев, Д. К. Жарков, Н. М. Лядов, А.С. Морозова, А. П. Чукланов, Н. И. Нургазизов, В. Г. Никифоров

Методом гидротермального синтеза были получены микрочастицы NaYbF₄:Er. Одиночные микрочастицы были изолированы на поверхности стеклянной подложки методами сканирующей зондовой микроскопии, что позволило регистрировать апковерсионный люминесцентный отклик от одной NaYbF₄:Er микрочастицы с помощью конфокального оптического микроскопа. Установлено, что эмиссия ионов Er³⁺ в спектральной области 655–667 нм обладает заметной поляризацией, обусловленной пространственной анизотропией микрочастицы (рис. 1а-г). Высокая температурная чувствительность спектров люминесценции микрочастицы позволяет использовать ее в качестве температурного сенсора с высоким пространственным разрешением. Наблюдаемая поляризация может использоваться для идентификации одиночной микрочастицы в ансамбле (рис. 1д-ж).

Исследования проводились в рамках выполнения грантов РНФ № 23-42-10012 (рук. Никифоров В.Г.) и РНФ № 23-29-00516 (рук. Чукланов А.П.).

• A. V. Leontyev, L. A. Nurtdinova, Е. O. Mityushkin, A. G. Shmelev, D. K. Zharkov, A. P. Chuklanov, N. I. Nurgazizov, V. G. Nikiforov / Polarized luminescence in single upconversion NaYbF₄:Er rods // New J. Chem., 48, 14029 (2024) (DOI: 10.1039/d4nj02687j, WoS Q2);
• A. P. Chuklanov, A. S. Morozova, N. I. Nurgazizov, E. O. Mityushkin, D. K. Zharkov, A. V. Leontyev & V. G. Nikiforov / The Precision Movement of Upconversion Nanoparticles on a Surface by Using Scanning Probe Microscopy // Technical Physics, 69, 1164 (2024) (DOI: 10.1134/S1063784224040091, WoS Q4).

2.   Экспериментальное подтверждение новой парадигмы спинового обмена в разбавленных растворах парамагнитных частиц

Авторы: М.М. Бакиров, Р.Б. Зарипов, И.Т. Хайрутдинов, К.М. Салихов

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского, ФИЦ КазНЦ РАН

Результаты наших эспериментальных исследований зависимости формы спектров ЭПР растворов нитроксильных радикалов от концентрации радикалов, температуры и мощности микроволнового поля подтвердили принципиальные теоретические предсказания новой парадигмы спинового обмена, предложенной недавно К.М. Салиховым:

Для радикалов 14N Tempol в условиях обменного сужения спектра, интегральная интенсивность спектра сосредоточена на узкой центральной (m=0) СТС азотной компоненте (рис.1). А две боковые (m=±1) CТC компоненты имеют малую интегральную интенсивность, и фаза этих сигналов соответствует излучению!

Для радикалов 15N Tempol в условиях сравнительно медленного спинового обмена продемонстрирован эффект отрицательной интерференции вкладов изотропного обменного взаимодействия при случайных бимолекулярных столкновениях радикалов и анизотропного диполь-дипольного спин-спинового взаимодействий в перенос спиновой когерентности спину выделенного радикала от партнера по взаимодействию. При заданной концентрации радикалов суммарный вклад этих взаимодействий в перенос спиновой когерентности обращается в нуль, как показано на рис.2.

• K.M. Salikhov, M.M. Bakirov, I.T. Khairutdinov, R.B. Zaripov. J. Magn. Reson. 363, 107703 (2024);
• B.L. Bales, M. Peric, R.N. Schwartz, M.M. Bakirov, I.T. Khairutdinov. J. Magn. Reson. 368, 107711 (2024);

Исследования проводились в рамках выполнения госзадания ФИЦ КазНЦ РАН «Развитие физических принципов квантовых оптических и спиновых технологий, спинтроники сверхпроводящих и магнитных топологических систем», руководитель А.А. Калачев, №122011800133-2.

3.   Необычное ферромагнитное поведение эпитаксиальных пленок SnO₂ с имплантированной примесью кобальта

Авторы: Р.И. Хайбуллин¹*, В.В. Базаров¹, Е.М. Бегишев¹, В.Ф. Валеев¹, И.Р. Вахитов^1,2, А.И. Гумаров^1,2, А.Л. Зиннатуллин^1,2, В.И. Нуждин^1,2, А.Г. Киямов ^1.2, Н.М. Лядов^1,2, А.А. Суханов¹, И.А. Файзрахманов¹

С целью получения магнитного полупроводника на основе диоксида олова (SnO₂) для спинтроники впервые проведены эксперименты по имплантации ионов Co⁺ с энергией 40 кэВ в тонкие эпитаксиальные пленки SnO₂ с дозами более, чем 3.0×10¹⁶ ион/см². Показано, что высокодозной имплантация кобальта вызывает значительные изменения в микроструктуре пленок SnO₂ (формированию наночастиц и твердого раствора примеси кобальта, рис.1a) и приводит к явлению ферромагнетизма с температурой Кюри выше комнатной. Установлено сильное влияние температуры подложки во время имплантации, а также среды последующего отжига (на воздухе или в вакууме) на элементно-фазовый состав и магнитные свойства имплантированных пленок SnO₂. Наблюдаемый ферромагнетизм проявляет ряд особенностей. Первое, необычно высокие значения коэрцитивного поля (H_c ≥ 2500 Э) в случае имплантации при комнатной температуре. Напротив, коэрцитивность пленок, имплантированных при повышенной температуре подложки, существенно ниже (рис. 1b). Второе, как петли магнитного гистерезиса, так и спектры ферромагнитного резонанса в низкокоэрцитивных образцах проявляют слабую out-of-plane угловую зависимость, что не типично для тонких магнитных пленок. Третье, сильное химическое воздействие этанола на магнетизм и спектры ФМР и четвёртое это спад намагниченности (рис.1c) и исчезновение сигналов ФМР с понижением температуры, что не обычно для ферромагнетизма в целом.

Рис. 1. Микроструктура (a) и магнитные свойства (b, c) пленок SnO₂, имплантированных ионами кобальта с дозой 1.0×10¹⁷ ион/см² при комнатной (a,b) или повышенной (b,c) температуре подложки.

4.   Технология повышения эффективности сверхпроводящего спинового клапана

Авторы: А. А. Камашев¹, Н. Н. Гарифьянов¹, А. А. Валидов¹, В. Е. Катаев², А. С. Осин³,
Я. В. Фоминов³, И. А. Гарифуллин¹

Авторами предложена новая конструкция структуры сверхпроводящего спинового клапана (ССК) Ф1/Ф2/С, показывающая рекордную эффективность ССК на сегодняшний день. В качестве сверхпроводящего слоя в структурах ССК использовался свинец, а в качестве материала для ферромагнитных слоёв использовался сплав Гейслера (HA) Co₂Cr_1−xFe_xAl_y. Магнитные свойства данного материала зависят от температуры подложки, на которую он наносится. Пленки сплава Гейслера, приготовленные при комнатной температуре подложки (HA^RT), обладают малой степенью спиновой поляризации (ССП) и являются слабыми ферромагнетиками. Пленки сплава Гейслера, приготовленные при температурах подложки 600 К и выше (HA^hot), обладают высокой ССП и являются сильными ферромагнетиками. В исследованных структурах ССК сплав Гейслера использовался как в качестве материала для Ф1-слоя (HA^hot), так и в качестве материала для Ф2-слоя (HA^RT). В этом случае HA^RT-слой выполнял роль своего рода селективного «фильтра» для генерации триплетных компонент сверхпроводящего конденсата в Ф1-слое, что позволило наблюдать более выраженный и настраиваемый эффект близости С/Ф (следовательно, и эффект ССК). В приготовленных структурах ССК удалось пронаблюдать гигантскую величину триплетного эффекта ССК более чем 1 K с рекордной шириной рабочей температурной зоны 0.6 К.