Autoresonance control model of nonlinear dynamics of magnetization in a three-layer antiferromagnetic structure in the presence of attenuation

V.N. Nazarov, E.G. Ekomasov show affiliations and emails
Received: 27 February 2018; Revised: 16 March 2018; Accepted: 20 March 2018
This paper is written in Russian
Citation: V.N. Nazarov, E.G. Ekomasov. Autoresonance control model of nonlinear dynamics of magnetization in a three-layer antiferromagnetic structure in the presence of attenuation. Lett. Mater., 2018, 8(2) 158-164
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-2-158-164

Abstract

The increasing solutions of the main resonance equations (the dependence of the amplitude of the magnetic breather on time) and the non-increasing solutionAn autoresonance method for excitation of nonlinear breather-type oscillations of the magnetization in a three-layer antiferromagnet with an external alternating magnetic field is considered. The first constant of magnetic anisotropy is assumed to be a one-dimensional function of the coordinate with a local change in its value. The external magnetic field is represented as a resonance field and a alternating field with a small amplitude. Of special interest is the variable pump frequency, described by a slowly varying function of time. In such an alternating field, resonance effects may appear, leading to a significant increase in the amplitude of the breather. The main resonance equations are obtained, the analysis of which reveals the existence of solutions with elevating amplitudes. In an alternating field, the increase of amplitude of the magnetic breather is observed, whereas in the absence of the external influence, only localization of the nucleation center on the defect occurs at spatial inhomogeneity of the magnetic anisotropy. With an increase in the depth of the spatial inhomogeneity of the magnetic anisotropy, autoresonance breaks down. With a decrease in the width of the inhomogeneity region of the magnetic anisotropy or a decrease in the thickness of a thin layer in a three-layer antiferromagnet, a growing solution also exists in the alternating field, which can not be obtained in a constant magnetic field. The effect of the initial phase of the magnetic breather on its evolution is also concerned in the paper.

References (36)

1. Ya. A. Monosov. Nonlinear ferromagnetic resonance. Moscow, Nauka (1971) 210 p. (in Russian) [Я. А. Моносов. Нелинейный ферромагнитный резонанс. Москва, Наука (1971) 210 с.].
2. A. G. Gurevich, G. A. Melkov. Magnetic oscillations and waves. Moscow, Main Editorial for Literature on Physics and Mathematics (1994) 464 p. (in Russian) [А. Г. Гуревич, Г. А. Мелков. Магнитные колебания и волны. Москва, Физматлит (1994) 464 с.].
3. G. S. Patrin, N. V. Volkov, N. V. Fedoseeva, E. M. Nikolaev. Pis’ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 57(3), 189 (1993). (in Russian) [Г. С. Патрин, Н. В. Волков, Н. В. Федосеева, Е. М. Николаев. Письма в ЖЭТФ. 57(3), 183 (1993).].
4. G. S. Patrin, N. V. Volkov. Pis’ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 64(12), 841 (1996). (in Russian) [Г. С. Патрин, Н. В. Волков. Письма в ЖЭТФ. 64(12), 841 (1996).]. Crossref
5. G. S. Patrin, N. V. Volkov, I. V. Prokhorova. Phys. Solid State. 46(10), 1891 (2004). (in Russian) [Патрин Г. С., Волков Н. В., Прохорова И. В. ФТТ. 46(10), 1828 (2004).]. Crossref
6. C. Thirion, W. Wernsdorfer, D. Mailly. Nature materials. 2(8), 524 (2003). Crossref
7. D. I. Sementsov, A. M. Shutyi. Phys. Usp. 50, 793 (2007). (in Russian) [Д. И. Семенцов, А. М. Шутый. УФН. 177(8), 831 (2007).]. Crossref
8. L. N. Kotov, L. S. Nosov. Technical Physics. 50(10), 1305 (2005). (in Russian) [Л. Н. Котов, Л. С. Носов. ЖТФ. 75(10), 55 (2005).]. Crossref
9. S. I. Denisov, T. V. Lyutyy, P. Hänggi, K. N. Trohidou. Phys. Rev. B. 74(10), 104406 (2006). Crossref
10. A. L. Fradkov. Phys. Usp. 48, 103 (2005). (in Russian) [А. Л. Фрадков. УФН. 175(2), 113 (2005).]. Crossref
11. B. Meerson, L. Friedland. Phys. Rev. A. 41(9), 5233 (1990). Crossref
12. J. Fajans, L. Friedland. Am. J. Phys. 69(10), 1096 (2001). Crossref
13. L. A. Kalyakin. J. Math. Sci. 125(5), 658 (2005). (in Russian) [Калякин Л. А. Современная математика и ее приложения. 5, 79 (2003).]. Crossref
14. L. Friedland, A. G. Shagalov. Phys. Rev. E. 71, 036206 (2005). Crossref
15. L. Friedland, A. G. Shagalov. Phys. Rev. E. 73, 0666122006 (2006). Crossref
16. R. N. Garifullin, L. A. Kalyakin, M. A. Shamsutdinov. Comput. Math. and Math. Phys. 47, 1158 (2007). (in Russian) [Р. Н. Гарифуллин, Л. А. Калякин, М. А. Шамсутдинов. Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 47(7), 1208 (2007).]. Crossref
17. L. A. Kalyakin, M. A. Shamsutdinov. Theor. Math. Phys. 160, 960 (2009). (in Russian) [Л. А. Калякин, М. А. Шамсутдинов. ТМФ. 160(1), 102 (2009).]. Crossref
18. V. N. Nazarov, L. A. Kalyakin, М. А. Shamsutdinov. Solid State Phenomena. 168 - 169, 81 (2011). Crossref
19. S. V. Batalov, A. G. Shagalov. Phys. Metals Metallogr. 109(1), 1 (2010). (in Russian) [С. В. Баталов, А. Г. Шагалов. ФММ. 109(1), 3 (2010).]. Crossref
20. S. V. Batalov, A. G. Shagalov. Phys. Metals Metallogr. 114(2), 103 (2013). (in Russian) [С. В. Баталов, А. Г. Шагалов. ФММ. 114(2), 115 (2013).]. Crossref
21. I. Kayumov, E. Shikhovtseva, V. Nazarov. Letters on materials. 6(3), 173 (2016). (in Russian) [И. Р. Каюмов, Е. С. Шиховцева, В. Н. Назаров. Письма о материалах. 6(3), 173 (2016).]. Crossref
22. L. A. Kalyakin. Russian Math. Surveys. 63(5), 791 (2008). (in Russian) [Л. А. Калякин. УМН. 63(5), 3 (2008).]. Crossref
23. M. A. Shamsutdinov, I. Yu. Lomakina, V. N. Nazarov, A. T. Kharisov, D. M. Shamsutdinov. Ferro- and Antiferromagnetodynamics. Nonlinear Oscillations, Waves, and Solitons. Moscow, Nauka (2009) 456 p. (in Russian) [М. А. Шамсутдинов, И. Ю. Ломакина, В. Н. Назаров, А. Т. Харисов, Д. М. Шамсутдинов. Ферро- и антиферромагнитодинамика. Нелинейные колебания, волны и солитоны. Москва, Наука (2009) 456 с.].
24. V. N. Nazarov, R. R. Shafeev, M. A. Shamsutdinov, I. Yu. Lomakina. Phys. Solid State. 54, 298 (2012). (in Russian) [В. Н. Назаров, Р. Р. Шафеев, М. А. Шамсутдинов, И. Ю. Ломакина. ФТТ. 54(2), 282 (2012).]. Crossref
25. K. P. Belov, A. K. Zvezdin, A. M. Kadomtseva, R. Z. Levitin. Orientational transitions in rare-earth magnets. Moscow, Nauka (1979) 317 p. (in Russian) [К. П. Белов, А. К. Звездин, А. М. Кадомцева, Р. З. Левитин. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. Москва, Наука (1979) 317 с.].
26. V. V. Plavskii, M. A. Shamsutdinov, E. G. Ekomasov, A. G. Davletbaev. Phys. Metals Metallogr. 75, 589 (1993). (in Russian) [В. В. Плавский, М. А. Шамсутдинов, Е. Г. Екомасов, А. Г. Давлетбаев. ФММ. 75(6), 26 (1993).].
27. E. G. Ekomasov, S. A. Azamatov, R. R. Murtazin, A. M. Gumerov, A. D. Davletshina. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 74(10), 1459 (2010). (in Russian) [Е. Г. Екомасов, Ш. А. Азаматов, Р. Р. Муртазин, А. М. Гумеров, А. Д. Давлетшина. Известия РАН. Серия физическая. 74(10), 1520 (2010).]. Crossref
28. E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, S. A. Azamatov. Phys. Solid State. 54(8), 1584 (2012). (in Russian) [Е. Г. Екомасов, Р. Р. Муртазин, Ш. А. Азаматов. ФТТ. 54(8), 1487 (2012).]. Crossref
29. E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, O. B. Bogomazova, A. M. Gumerov. JMMM. 339, 133 (2013). Crossref
30. E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, V. N. Nazarov. Phys. Metals Metallogr. 115(2), 117 (2014). (in Russian) [Е. Г. Екомасов, Р. Р. Муртазин, В. Н. Назаров. ФММ. 115(2), 125 (2014).]. Crossref
31. E. Ekomasov, R. Murtazin, O. Bogomazova, V. Nazarov. Materials Science Forum. 845, 195 (2016). Crossref
32. E. G. Ekomasov, M. A. Shabalin. Phys. Metals Metallogr. 101(1), 48 (2006). Crossref
33. E. S. Shikhovtseva, V. N. Nazarov. Eur. Biophys. J. 47, 69 (2018). Crossref
34. V. N. Nazarov, R. R. Shafeev, M. A. Shamsutdinov. I. Yu. Lomakina. Phys. Solid State. 54, 298 (2012). (in Russian) [В. Н. Назаров, Р. Р. Шафеев, М. А. Шамсутдинов, И. Ю. Ломакина. ФТТ. 54(2), 282 (2012).]. Crossref
35. V. Nazarov, R. Shafeev. Mod. Phys. Lett. B. 26. 1250183 (2012). Crossref
36. V. Nazarov, E. Ekomasov. Letters on materials. 6(4), 257 (2016). (in Russian) [В. Н. Назаров, Е. Г. Екомасов. Письма о материалах. 6(4), 257 (2016).]. Crossref