Выпуск № 3 (23), 2026
Содержание номера
|
Раздел 1. Методические заметки |
|
|
Введение в ферромагнитную спинтронику: методические заметки |
стр. 4 - 15 |
|
Аннотация В статье представлен базовый теоретический материал, закладывающий основу для понимания современных научных исследований в сфере спинтроники. Анализируются следующие вопросы: урав нение Ландау-Лифшица, процессы спиновой диффузии в немагнитных металлах, взаимодействие спинов носителей заряда с намагниченностью проводящего ферромагнетика с помощью учета так называемого переданного спинового момента. Подробно разбирается адиабатическое приближение. Оно позволяет наглядно представить, как электронный ток, протекающий по ферромагнитному проводнику, порождает дополнительный крутящий момент за счет необходимости изменять направ ление поляризации спинов носителей, выстраивающейся параллельно локальной ферромагнитной намагниченности. Учет поправок к адиабатическому приближению требует включения в модель диссипативных процессов в подсистеме электронных спинов. Диссипация порождает дополнительные и качественно новые вклады в динамическое уравнение для намагниченности ферромагнетика. В работе мы представим два типа решений полученного уравнения эволюции. В частности, будет показано, что протекающий по системе ток разрушает стабильность однородного состояния, при условии, конечно же, что ток достаточно силен. Основная цель данных методических заметок – представить вывод обобщенного уравнения Ландау-Лифшица, учитывающего влияние спинов носителей на динамику ферромагнитной намагниченности, а также проанализировать особенности теоретического формализма и сделанных приближений. Ключевые слова:спинтроника, уравнение Ландау-Лифшица, переданный спиновый момент, релаксация спинов, неустойчивость однородного состояния
Introduction to Ferromagnetic Spintronics: Pedagogical Notes Abstract The article presents foundational theoretical material that lays the groundwork for understanding modern scientific research in the field of spintronics. The following topics are analyzed: the Landau–Lifshitz equation, spin diffusion processes in non-magnetic metals, and the interaction of charge carrier spins with the magnetization of a conducting ferromagnet through the inclusion of the so-called transferred spin torque. The adiabatic approximation is discussed in detail. It provides a clear picture of how an electric current flowing through a ferromagnetic conductor generates an additional torque due to the necessity of changing the carrier spins’ polarization direction, which aligns parallel to the local ferromagnetic magnetization. Accounting for corrections to the adiabatic approximation requires incorporating dissipative processes in the electron spin subsystem into the model. Dissipation introduces additional and qualitatively new contributions to the dynamic equation for the magnetization of the ferromagnet. In this work, we present two types of solutions to the resulting evolution equation. In particular, it will be shown that a current flowing through the system destabilizes the uniform state, provided, of course, that the current is sufficiently strong. The main goal of these pedagogical notes is to present the derivation of a generalized Landau–Lifshitz equation that accounts for the influence of carrier spins on the dynamics of ferromagnetic magnetization, as well as to analyze the features of the theoretical formalism and the approximations made. Keywords: spintronics, Landau-Lifshits equation, spin-transfer torque, spin relaxation, homogeneous state instability |
|
|
История создания лазера: от идей Планка и Эйнштейна до волоконных и твердотельных систем |
стр. 16 - 29 |
|
Аннотация В данной работе описана эволюция идей, предшествующих созданию лазера, — от гипотезы квантования М. Планка и теории вынужденного излучения А. Эйнштейна до современных твердотельных, газовых, волоконных и полупроводниковых систем. Показано, как фундаментальные открытия в квантовой физике были воплощены в реальные приборы усилиями Ч. Таунса, Н. Басова, А. Прохорова, Т. Меймана и других выдающихся учёных. Особое внимание уделено историческим обстоятельствам, повлиявшим на ключевые открытия в лазерной физике. Описаны основные физические и инженерные барьеры, преодолённые при создании первых мазеров и лазерных систем. Подчёркнута роль научной конкуренции, а также влияние военно-промышленного комплекса на ускорение лазерных разработок. Подробно рассмотрены принципы действия мазера на аммиаке, рубинового лазера и последующих типов лазеров, а также решения, позволившие перейти от микроволнового к оптическому диапазону лазерной генерации. Освещается широкое прикладное значение лазерных технологий — от лазерной хирургии и лидаров до космической связи и применения в военно-технических разработках. Статья носит методический характер и будет полезна студентам и аспирантам, изучающим историю физики, а также всем интересующимся развитием лазерных технологий. Ключевые слова: усиливающая среда, мазер, лазер, вынужденное излучение, обратная связь
The history of the laser: from the ideas of Planck and Einstein to fiber and solid-state systems Abstract This paper describes the evolution of ideas which led to the creation of the laser, from the hypothesis of quantization by M. Planck and the theory of stimulated radiation by A. Einstein to modern solid-state, gas, fiber, and semiconductor systems. It is shown how fundamental discoveries in quantum physics were transformed into real devices by the efforts of C. H. Townes, N. Basov, A. Prokhorov, T. Maiman, and other prominent scientists. The historical circumstances that influenced key discoveries in laser physics are described in details. We also consider the main physical and engineering barriers overcome during the creation of the first masers and laser systems. The role of scientific competition is emphasized, as well as the influence of the military-industrial complex on the acceleration of laser development. The basic principles of operation of the ammonia maser, ruby laser and subsequent types of lasers are explained, as well as solutions that made it possible to switch from the microwave to the optical range of laser generation. The variety of practical applications of laser technologies is highlighted, from laser surgery and lidars to space communications and applications in military-technical developments. The article is methodological and will be useful to students and postgraduates studying the history of physics, as well as to anyone interested in the development of laser technologies. Keywords:gain medium, maser, laser, stimulated radiation, optical feedback |