КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-22-20035

НазваниеЭлектродинамика и термодинамика механически индуцированных спиновых токов

Руководитель Игнатьев Вячеслав Константинович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный университет" , Волгоградская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-201 - Теория конденсированного состояния

Ключевые слова спинтроника, спиновая калоритроника, стрейнтроника, спин-калорический эффект, спин-тепловой транспорт, соотношения взаимности, открытые системы, нелинейная электродинамика, нитинол, кристаллическое поле, спин-орбитальное взаимодействие, обменное взаимодействие, магнитная анизотропия

Код ГРНТИ29.19.03

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Научной проблемой, решаемой в проекте, является математическое и физическое моделирование систем эффективного управления потоками тепла при помощи электрического и магнитного полей, механических напряжений и спин-поляризованного тока с учетом электрической и термодинамической нелинейности системы. Актуальность этой проблемы обусловлена тем, что решение приоритетных проблем спинкалоритроники невозможно без поиска новых материалов, в которых с помощью механических напряжений можно добиться макроскопической (в масштабе 0.01 ... 0,1 м) когерентности спиновых токов и их эффективного взаимодействия с интенсивными потоками тепла. Для того чтобы новые технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования тепловой энергии были коммерчески эффективны, они должны не только обеспечивать энергоэффективность и энергосбережение, но и удовлетворять все более ужесточающимся требованиям экологической чистоты и ресурсосбережения. Одним из перспективных материалов является широко используемый в медицине нитинол (NiTi), или никелид титана, который представляет собой интерметаллид, химическое соединение титана (45 %) и никеля (55 %) с равным количеством атомов каждого вещества. Его экологическая чистота, отсутствие так называемого углеродного следа и проблем с утилизацией в настоящее время не подвергаются сомнению. Поиск интерметаллических соединений, таких как нитинол, содержащих атомы переходных металлов Fe, Co, Ni, и f-металлов, таких как Sm, позволит увеличить спектр материалов спиновой калоритроники. Целенаправленное изменение транспортных свойств интерметаллидов путём модификации их структуры введением различных лиганд и лигатур, создающих дислокации и дисклинации, повысит эффективность управления тепловыми потоками. Научная новизна запланированных исследований определяется использованием методов стрейнтроники для повышения эффективности управления потоками тепла в системах спиновой калоритроники. При математическом и физическом моделировании нового спин-калорического эффекта механически индуцированных спиновых токов предлагается анализ обменного взаимодействия коллективизированных электронов проводимости с электронами намагниченности в кристаллическом поле деформированного ферромагнетика с учетом релятивистских поправок второго порядка (спин-орбитальных). Предварительный анализ показывает, что это взаимодействие того же порядка, как и у локализованных электронов и делает возможным эффективную поляризацию спиновых токов методами стрейнтроники. При анализе спин-калорических эффектов это явление до сих пор не учитывалось. Также впервые будет произведен анализ влияния внешних полей на управление тепловыми потоками в системах спиновой калоритроники. Высокая эффективность в таких системах достижима при больших плотностях токов и тепловых потоков, то есть в нелинейном режиме. Предполагается для нелинейной системы со спиновым упорядочиванием построить методом Кубо функции отклика на электрофизические и термодинамические воздействия и получить для них соотношения взаимности, подобные соотношениям Онзагера. Новизна подхода обусловлена использованием в методе Кубо текущего неравновесного оператора плотности и операторных волновых функций. Термодинамические процессы при этом рассматриваются как возмущения равновесного оператора, которые входят аддитивно в уравнение Неймана для оператора плотности. Такой подход применим для открытой нелинейной среды при наличии спиновых токов и потоков тепла и вещества. Полученные соотношения взаимности будут использованы как условия связи при моделировании электрофизических и термодинамических процессов в системах спин-теплового транспорта, в дальнейшем – при проектировании и расчете таких систем. Исследование эффективности управления потоками тепла при помощи электрического и магнитного поля, механических напряжений и спин-поляризованного тока и дальнейшую разработку инженерных методов проектирования и оптимизации характеристик эффективных и коммерчески оправданных систем теплового транспорта предполагается проводить на основе аналитического описания реакции системы на большие механические, электромагнитные и термодинамические воздействия методом Кубо и полученных соотношений взаимности.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---