УДК 539.2: 537.6
С. А. Б е к л е м и ш е в, В. Л. К л о ч и х и н
ПИННИНГ СОЛИТОНОВ
В КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ПОЛЕ МАГНЕТИКА
Оценена и проверена в численном эксперименте с дискретной це-
почкой энергия пиннинга солитонов в ферромагнетике Гейзенберга.
Найден 4
π
-кинк, закрепленный на цепочке спинов, критическое для
солитонов магнитное поле и его связь с пределом скорости кин-
ка. Полученные результаты сопоставлены с моделями с разным
ангармонизмом в цепи Френкеля–Конторовой, дано сравнение ам-
плитуды кинков и энергии пиннинга. Показано, что ограничение
фазового пространства по скоростям солитонов в предложенной
модели приводит к меньшей плотности кинков в кристалле CsNiF
3
по сравнению с результатом модели Френкеля–Конторовой. По-
лучено, что разница между плотностью солитнов в ферромагне-
тике Гейзенберга и в модели Френкеля–Конторовой для кристалла
CsNiF
3
увеличивается с ростом напряженности магнитного поля.
Для описания уединенных волн в магнетиках, джозефсоновских
контактах, оптических системах и в модели дислокаций в кристал-
ле широко используется модель Френкеля–Конторовой (ФК), предста-
вляющая собой одномерную бесконечную цепочку атомов, связанных
гармоническим взаимодействием и помещенных в периодический ре-
льеф кристаллического поля [1]. В континуальном пределе динамика
возбуждений в этой модели и в ферромагнетике Гейзенберга описыва-
ется уравнением Синус–Гордона (СГ) [2–3]. Исследования последних
лет в основном связаны с анализом поправок к этому уравнению, вы-
званных реальной дискретностью систем. Проявлением ее является,
в частности, пиннинг солитонов (барьер при смещении), определяе-
мый разностью энергий конфигураций модели ФК с атомом и связью
в центре симметрии солитона [4–5]. Учет прикрепления кинков к ре-
шетке необходим в современной теории солитонов. Иногда считается,
что пиннинг можно не принимать во внимание из-за использования
приближения континуальности микроструктуры кристалла [6]. Таким
образом, данный вопрос является общим для различных областей те-
ории солитонов не только из-за сходности математического описания.
Особенности пиннинга (прикрепления) кинков в цепочке спинов
ферромагнетика Гейзенберга позволяют найти и изучить закреплен-
ный на цепочке солитон в виде записи единицы информации на но-
сителе с линейным размером в несколько постоянных решетки. Это
интересно как для развития информационных нанотехнологий, так и
для объяснения некоторых известных экспериментальных данных о
солитонном вкладе в низкотемпературные термодинамические свой-
ства кристалла CsNiF
3
, моделируемого цепочкой ферромагнетика Гей-
зенберга [3].
56
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2009. № 1
