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
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. Letters on Materials, 2018, 8(2) 158-164
BibTex   DOI: 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).] DOI: 10.1134/1.567241
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).] DOI: 10.1134/1.1809426
6.
C. Thirion, W. Wernsdorfer, D. Mailly. Nature materials. 2(8), 524 (2003). DOI: 10.1038/nmat946
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).] DOI: 10.1070/PU2007v050n08ABEH006147
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).] DOI: 10.1134/1.2103276
9.
S. I. Denisov, T. V. Lyutyy, P. Hänggi, K. N. Trohidou. Phys. Rev. B. 74(10), 104406 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevB.74.104406
10.
A. L. Fradkov. Phys. Usp. 48, 103 (2005). (in Russian) [А. Л. Фрадков. УФН. 175(2), 113 (2005).] DOI: 10.1070/PU2005v048n02ABEH002047
11.
B. Meerson, L. Friedland. Phys. Rev. A. 41(9), 5233 (1990). DOI: 10.1103/PhysRevA.41.5233
12.
J. Fajans, L. Friedland. Am. J. Phys. 69(10), 1096 (2001). DOI: 10.1119/1.1389278
13.
L. A. Kalyakin. J. Math. Sci. 125(5), 658 (2005). (in Russian) [Калякин Л. А. Современная математика и ее приложения. 5, 79 (2003).] DOI: 10.1007/PL00021950
14.
L. Friedland, A. G. Shagalov. Phys. Rev. E. 71, 036206 (2005). DOI: 10.1103/PhysRevE.71.036206
15.
L. Friedland, A. G. Shagalov. Phys. Rev. E. 73, 0666122006 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevE.73.066612
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).] DOI: 10.1134/S0965542507070081
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).] DOI: 10.1007/s11232‑009‑0086‑3
18.
V. N. Nazarov, L. A. Kalyakin, М. А. Shamsutdinov. Solid State Phenomena. 168 – 169, 81 (2011). DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.168-169.81
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).] DOI: 10.1134/S0031918X10010011
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).] DOI: 10.1134/S0031918X13020038
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).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2016‑3‑173‑178
22.
L. A. Kalyakin. Russian Math. Surveys. 63(5), 791 (2008). (in Russian) [Л. А. Калякин. УМН. 63(5), 3 (2008).] DOI: 10.1070/RM2008v063n05ABEH004560
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).] DOI: 10.1134/S1063783412020205
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).] DOI: 10.3103/S1062873810100412
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).] DOI: 10.1134/S1063783412080112
29.
E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, O. B. Bogomazova, A. M. Gumerov. JMMM. 339, 133 (2013). DOI: 10.1016/j.jmmm.2013.02.042
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).] DOI: 10.1134/S0031918X14020069
31.
E. Ekomasov, R. Murtazin, O. Bogomazova, V. Nazarov. Materials Science Forum. 845, 195 (2016). DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.845.195
32.
E. G. Ekomasov, M. A. Shabalin. Phys. Metals Metallogr. 101(1), 48 (2006). DOI: 10.1134/S0031918X06130151
33.
E. S. Shikhovtseva, V. N. Nazarov. Eur. Biophys. J. 47, 69 (2018). DOI: 10.1007/s00249‑017‑1230‑x
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).] DOI: 10.1134/S1063783412020205
35.
V. Nazarov, R. Shafeev. Mod. Phys. Lett. B. 26. 1250183 (2012). DOI: 10.1142/S0217984912501837
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).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2016‑4-257-261