Мухутдинова Муза Александровна, студент, Институт перспективных технологий и индустриального программирования
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Muza A. Mukhutdinova, Student, Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Юрасов Алексей Николаевич, д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры наноэлектроники, Институт перспективных технологий и индустриального программирования
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
ResearcherID M-3113-2016, Scopus Authors ID 6602974416
Alexey N. Yurasov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Nanoelectronics, Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
ResearcherID M-3113-2016, Scopus Authors ID 6602974416
Цели. Цель работы – изучить магниторефрактивный эффект (МРЭ) в нанокомпозитах, заключающийся в изменении коэффициентов отражения, пропускания и поглощения света образцов с большим магнитосопротивлением (МС) при их намагничивании. Существует ряд материалов, обладающих большой магнитооптической активностью и значительным МС. К таким материалам относятся магнитные нанокомпозиты. Они представляют из себя материалы на основе полимерной матрицы, в которую включены неорганические магнитные частицы, волокна или слоистые частицы, с нанометровыми размерами от 1 до 100 нм хотя бы в одном измерении. Главной целью создания таких нанокомпозитов является совмещение нескольких компонентов с их особыми свойствами в одном материале. Наличие в таких материалах гигантского, колоссального и туннельного МС, гигантского аномального эффекта Холла представляет практический интерес. Данные материалы применяют для магнитной записи, модуляции света, как приемники теплового излучения, а сам МРЭ является перспективным методом неразрушающего контроля любых наноструктур, например, для измерения МС.
Методы. Для описания оптики и магнитооптики дисперсных сред рассмотрена теория эффективной среды, благодаря которой можно решить задачу определения комплексной диэлектрической проницаемости среды через диэлектрические проницаемости составляющих ее компонент или наоборот. В статье этот подход рассматривался на примере нанокомпозита Co-Al2O3 с концентрацией ферромагнитного металла Co, равной 0.4, вблизи порога перколяции. Для изучения рассмотрен именно этот случай, т.к. вблизи порога перколяции кардинально меняются все свойства нанокомпозитов.
Результаты. Используя приближение Бруггемана (effective medium approximation, ЕМА) для описания оптических и магнитооптических свойств нанокомпозитов на примере Co-Al2O3, авторы получили характеристики МРЭ, а именно: изменение МРЭ на отражение и пропускание света при нормальном падении и при угле падения вблизи угла Брюстера (ниже порога перколяции) или главного угла падения для металлов (выше порога перколяции), что усиливает МРЭ. Преимущество ЕМА заключается в возможности исследовать магнитооптические спектры в диапазоне средних объемных концентраций металлической компоненты.
Выводы. Полученные значения хорошо соответствуют известным экспериментальным данным. Важно отметить, что данный подход позволяет исследовать любые наноструктуры.
Objectives. To investigate the magnetorefractive effect (MRE) in nanocomposites, which consists in changing the reflection, transmittance and light absorption coefficients of samples with large magnetoresistance (MR) upon their magnetization. Materials offering high magneto-optical activity and significant MR include magnetic nanocomposites. These materials are based on a polymer matrix, which includes inorganic magnetic particles, fibers or layered particles, whose nanometer sizes range from 1 to 100 nm in at least one dimension. The main purpose of creating such nanocomposites is to combine the special properties of several components in one material. The presence in such materials of gigantic, colossal and tunneling MR, as well as the giant anomalous Hall effect, is of practical interest. Uses range from magnetic recording, light modulation, and receivers for thermal radiation, while the MRE itself is a promising method for the non-destructive testing of any nanostructures, e.g., measuring MR.
Methods. The use of effective medium theory to describe the optics and magneto-optics of dispersed media provides a means to determine the complex permittivity of a medium through the permittivity of its constituent components or vice versa. The present work considers the example of a Co-Al2O3 nanocomposite with a concentration of ferromagnetic metal Co 0.4 near the percolation threshold. This particular case was considered for study, since all the properties of nanocomposites change dramatically near the percolation threshold.
Results. Using the Bruggeman effective medium approximation (EMA) to describe the optical and magneto-optical properties of nanocomposites on the example of Co-Al2O3, the characteristics of MRE are obtained, namely, the change in MRE for reflection and transmission of light at normal incidence and at the angle of incidence near the Brewster angle (below the percolation threshold) or the main angle of incidence for metals (above the percolation threshold), which enhances MRE. The advantage of the EMA is the ability to study magneto-optical spectra in the range of average volume concentrations of the metal component.
Conclusions. The obtained values correspond well to the known experimental data. Moreover, the described approach can be used to study any nanostructures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.