Физика металлов и металловедение, 2024, № 4

Российская академия наук
ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ 
И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ
Том 125   № 4   2024   Апрель
Журнал основан в августе 1955 г.
ISSN: 0015-3230
Выходит 12 раз в год
Журнал издается под руководством 
Отделения физических наук РАН
Главный редактор
Н.В. Мушников
Редакционная коллегия:
Н.Г. Бебенин, В.Д. Бучельников,
Е.Г. Герасимов (ответственный секретарь),
Ю.Н. Горностырев, М.В. Дегтярев, А.Е. Ермаков, М.А. Коротин, 
Н.Н. Куранова, В.В. Марченков, А.П. Носов, В.В. Попов, 
С.Д. Прокошкин, В.Г. Пушин (зам. главного редактора),
А.Б. Ринкевич, В.В. Сагарадзе, А.С. Самардак,
А.В. Столбовский, В.В. Устинов (зам. главного редактора),
A.V. Andreev, I. Belova, D.I. Gorbunov, S.O. Demokritov, A.V. Pan,
M. Pardavi-Horvath, A. Postnikov, G. Wilde, C.P. Yang
Редакционный совет:
В.В. Устинов (председатель), Р.З. Валиев, А.В. Королев,
Н.В. Мушников, С.Г. Овчинников, В.В. Рыбин, В.М. Счастливцев, 
В.Г. Шавров, Ю.И. Чумляков
Адрес редакции:
620108, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18
Телефоны: (343) 374-05-54, (343) 378-36-02
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Уральское отделение РАН, 2024
© Институт физики металлов, 2024
© Редколлегия журнала
    “Физика металлов и металловедение” 
    (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 125, номер 4, 2024
Электрические и магнитные свойства
Новые магнитные материалы и технологии: эксперимент и теория
А. А. Гаврилюк, А. В. Семиров, В. В. Марченков	
377
Особенности спектра спиновых волн в поперечно ограниченных ЖИГ микроволноводах  
с неоднородным профилем намагниченности
Ю. В. Александрова, Е. Н. Бегинин, С. Е. Шешукова, А. В. Садовников	
383
Магнитные свойства никель-цинкового ферритового порошка с различной степенью дисперсности
С. А. Бобуёк, А. П. Суржиков, Е. Н. Лысенко, Е. В. Николаев, В. Д. Сальников	
394
Наноструктурированные покрытия 3d-металлов, получаемые методами “зеленой химии”.  
Анализ неоднородностей статическими и динамическими магнитными методами
И. Г. Важенина, С. В. Столяр, C. В. Комогорцев, О. А. Ли, Р. С. Исхаков, Д. А. Великанов,  
Е. В. Черемискина, И. В. Немцев	
403
Особенности морфологии и магнитных свойств массивов магнитных нанопроволок Ni  
в тонкопленочных матрицах оксида алюминия
А. Е. Дрягина, А. Н. Горьковенко, Н. А. Кулеш, Е. В. Кудюков, А. В. Виблая, А. А. Юшков,  
А. А. Верясова, В. И. Пастухов, А. С. Калашникова, В. О. Васьковский	
413
Суперпарамагнитная релаксация в ансамблях сверхмалых наночастиц ферригидрита
Ю. В. Князев, Д. А. Балаев, С. А. Скоробогатов, Д. А. Великанов, О. А. Баюков, С. В. Столяр,  
В. П. Ладыгина, А. А. Красиков, Р. С. Исхаков	
420
Структура и магнитные свойства наночастиц оксида железа, подвергнутых механическим 
воздействиям 
Г. В. Курляндская, Е. А. Бурбан, Д. С. Незнахин, А. А. Юшков, A. Larrañaga,  
Г. Ю. Мельников, А. В. Свалов	
430
Магнитотепловые и магнитострикционные свойства фаз лавеса Tb(Co,In)2
Д. А. Морозов, Г. А. Политова, М. А. Ганин, М. Е. Политов, А. Б. Михайлова,  
А. В. Филимонов	
438
Влияние оксида висмута на структуру, электросопротивление и намагниченность  
литий-цинкового феррита 
С. А. Николаева, Ю. С. Елькина, Е. Н. Лысенко, Е. В. Николаев, В. А. Власов	
447
Эффект холла в монокристаллах топологических полуметаллов WTe2 и MoTe2
А. Н. Перевалова, С. В. Наумов, Б. М. Фоминых, Е. Б. Марченкова, S. H. Liang, В. В. Марченков	
453
Калориметрические исследования фазовых превращений в системе La1-xYxMn2Si2
Л. А. Сташкова, Е. Г. Герасимов, Н. В. Мушников	
460
Особые точки спектра излучения вытекающих поверхностных магнонных поляронов
О. С. Сухорукова, А. С. Тарасенко, С. В. Тарасенко, В. Г. Шавров	
467
Теоретическое и численное моделирование процесса оптического переключения эпитаксиальных 
наноструктур на основе железосодержащего граната
В. В. Юрлов, К. А. Звездин, А. К. Звездин	
476

CONTENTS
Volume 125, No. 4, 2024
Электрические и магнитные свойства
New Magnetic Materials and Technologies: Experiment and Theory
A. A. Gavrilyuk, A. V. Semirov, V. V. Marchenkov	
377
Peculiarities of the Spin Wave Spectrum in Transversely Confined YIG Microwaveguides  
with Inhomogeneous Magnetization Profile
Y. V. Aleksandrova, E. N. Beginin, S. E. Sheshukova, A. V. Sadovnikov	
383
Magnetic Properties of a Nickel–Zinc Ferrite Powder with Different Degrees of Dispersion
S. А. Bobuyok, A. P. Surzhikov, E. N. Lysenko, E. V. Nikolaev, V. D. Salnikov	
394
Nanostructured Coatings of 3d-Metals Produced by Green Chemistry Methods:  
Analysis of Inhomogeneities by Static and Dynamic Magnetic Methods
I. G. Vazhenina, S. V. Stolyar, S. V. Komogortsev, O. A. Li, R. S. Iskhakov	
403
Morphology and Magnetic Properties of Ni Nanowires in Thin Film Anodic Alumina Templates
A. E. Dryagina, A. N. Gorkovenko, N. A. Kulesh, E. V. Kurdyukov, A. V. Viblaya, 
A. A. Yushkov, A. A. Veryasova, V. I. Pastukhov, A. S. Kalashnikova, V. O. Vas’kovsky	
413
Superparamagnetic Relaxation in Ensembles of Ultrasmall Ferrihydrite Nanoparticles
Yu. V. Knyazev, D. A. Balaev, S. A. Skorobogatov, D. A. Velikanov, O. A. Bayukov, 
S. V. Stolyar, V. P. Ladygina, A. A. Krasikov, R. S. Iskhakov	
420
Structure and Magnetic Properties of Iron Oxide Nanoparticles Subjected to Mechanical Treatment 
G. V. Kurlyandskaya, E. A. Burban, D. S. Neznakhin, A. A. Yushkov, A. Larrañaga, 
G. Yu. Melnikov, A. V. Svalov	
430
Magnetocaloric and Magnetostrictive Properties of the Tb(Co,In)2 Laves Phases
D. A. Morozov, G. A. Politova, M. A. Ganin, M. E. Politov, A. B. Mikhailova, 
A. V. Filimonov	
438
Effect of Bismuth Oxide on the Structure, Electrical Resistance and Magnetization  
of Lithium Zinc Ferrite 
S. A. Nikolaevа, Yu. S. Elkina, E. N. Lysenko, E. V. Nikolaev, V. A. Vlasov	
447
The Hall Effect in Single Crystals of Topological Semimetals WTe2 and MoTe2
A. N. Perevalova, S. V. Naumov, B. M. Fominykh, E. B. Marchenkova, S. H. Liang, 
V. V. Marchenkov	
453
Calorimetric Studies of Phase Transformations in the La1–xYxMn2Si2 System
L. A. Stashkova, E. G. Gerasimov, N. V. Mushnikov	
460
Singular Points of the Radiation Spectrum of Leaky Surface Magnon Polarons
O. S. Sukhorukova, A. S. Tarasenko, S. V. Tarasenko, V. G. Shavrov	
467
Theoretical and Numerical Modeling of Optical Switching of Epitaxial Nanostructures Based  
on Iron-Garnet Films
V. V. Yurlov, K. A. Zvezdin, A. K. Zvezdin	
476

ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ, 2024, том 125, № 4, с. 377–382
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ 
СВОЙСТВА
УДК 537.622
НОВЫЕ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ: 
ЭКСПЕРИМЕНТ И ТЕОРИЯ
© 2024 г.    А. А. Гаврилюкa, А. В. Семировa, В. В. Марченковb, *
aИркутский государственный университет, ул. Карла Маркса, 1, Иркутск, 664003 Россия
bИнститут физики металлов им. М.Н. Михеева, ул. Софьи Ковалевской, 18,  
Екатеринбург, 620108, Россия
* e-mail: march@imp.uran.ru
Поступила в редакцию 28.02.2024 г.
После доработки 29.02.2024 г.
Принята к публикации 29.02.2024 г.
Представлен краткий обзор работ, посвященных последним исследованиям ряда групп российских 
ученых, занимающихся разработкой, созданием и изучением физических свойств новых магнитных 
материалов и наблюдающимся в них явлениям. Данные исследования представляют как большой 
фундаментальный, так и практический интерес для различных областей науки, техники и новых 
технологий. 
Ключевые слова: магнитные материалы, магнитные технологии, фазовые переходы, структура, магнитные свойства
DOI: 10.31857/S0015323024040011, EDN: WSBPZC
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время магнитные материалы 
и магнитные технологии широко используются 
в самых различных областях науки и техники. 
Вместе с тем с каждым годом открывают и исследуют новые магнитные материалы и структуры, которые входят в нашу жизнь (см., напр., 
монографию [1] и ссылки в ней). 
В последние годы были открыты магнитные 
наноструктуры – металлические сверхрешетки, 
спиновые клапаны и магнитные туннельные наногетероструктуры [2–4], в которых был открыт 
эффект гигантского магнитосопротивления 
и которые находят свое применение в элементах 
магнитной памяти и спинтронике. 
Необычными магнитными свойствами обладают сверхмелкозернистые или нанокристаллические объемные магнетики [5]. Это же относится и к магнитным наночастицам, их ансамблям 
и нанопроволокам [6, 7]. 
В ряде манганитов лантана наблюдается эффект колоссального магнитосопротивления -
[8,  
9]. Они считаются весьма перспективными материалами для устройств спинтроники так же, 
как и магнитные полупроводники [9, 10], т.е. материалы, сочетающие в себе магнитные свойства 
магнетика и электронные транспортные характеристики полупроводника. 
К магнитным материалам можно отнести 
и мультиферроики (или сегнетомагнетики), т.е. 
материалы, в которых могут одновременно существовать как магнитное, так и сегнетоэлектрическое упорядочение (см., напр., обзор [11]). 
В таких материалах сосуществуют спонтанная 
намагниченность и магнитострикция с одной 
стороны, и спонтанная поляризация и пьезоэлектрический эффект – с  другой. Как результат, мультиферроики проявляют свойства, 
связанные с взаимодействием электрической 
и магнитной подсистем. В качестве примера 
можно назвать магнитоэлектрический эффект, 
когда с помощью магнитного поля можно индуцировать электрическую поляризацию, а с помощью электрического поля – намагниченность.
Еще одним из важных направлений исследования в физике магнитных явлений последних 
лет является низкоразмерный магнетизм [12], 
который может возникать в  материалах, где 
носители магнитного момента, между которыми возникает обменное взаимодействие, объединяются в кластеры, цепочки, лестницы или 
слои. Теоретические и экспериментальные исследования в области низкоразмерного магнетизма представляются весьма важными как 
с фундаментальной, так и с прикладной точек 
377

ГАВРИЛЮК и др.	
зрения, и могут найти свое практическое применение в области спинтроники и квантовых 
вычислений.
В настоящее время ведется поиск и изучение 
новых топологических материалов, которые 
обладают необычными свойствами как в объеме, так и на их поверхности. Среди них можно выделить топологические полуметаллы [13]. 
В частности, вейлевские полуметаллы характеризуются наличием в объеме уникальных квазичастиц – вейлевских фермионов, которые 
обладают высокой подвижностью и защищены 
топологически. В то же время их поверхностные состояния в виде дуг Ферми поляризованы 
по спину. Поэтому исследование вейлевских 
полуметаллов представляет большой интерес не 
только с точки зрения фундаментальной науки, 
но и благодаря большому потенциалу использования таких материалов в различных приложениях сверхбыстрой электроники и спинтроники.
Особое место среди магнитных материалов занимают соединения Гейслера [14]. В них наблюдаются самые разнообразные явления [15–19]: 
магнитокалорический эффект и эффект памяти 
формы, состояния полуметаллического ферромагнетика, спинового бесщелевого полупроводника, топологического полуметалла и многие 
другие необычные феномены, которые могут 
быть использованы и частично уже используются 
в технологии магнитного охлаждения, спинтронике, микро- и наноэлектронике.
Выше перечислена лишь малая часть функциональных магнитных материалов и структур, 
в которых возникают самые разнообразные эффекты и явления, которые могут быть внедрены 
или уже используются в нашей повседневной 
жизни.
Данный выпуск журнала посвящен сообщениям ряда ведущих российских научных групп, 
занимающихся теоретическими и экспериментальными исследованиями в области магнетизма 
и магнитных материалов. Представлены работы, 
связанные с синтезом и изучением физических 
свойств, прежде всего магнитных характеристик, а также с теоретическими расчетами новых 
магнитных материалов и структур.
МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
И ТЕХНОЛОГИИ, ФИЗИЧЕСКИЕ  
СВОЙСТВА И СТРУКТУРА
Авторы работы [20] изучали структуру и магнитные свойства наночастиц оксидов железа, 
полученных методом электрического взрыва проволоки (ЭВП), как в исходном состоянии, так и после размола в шаровой мельнице 
в течение различного времени (1 и 7 ч.). Продемонстрировано, что после обработки в шаровой мельнице средний размер наночастиц 
и их фазовый состав (70% Fe3O4 и 30% Fe2O3) 
сохраняются, а механическая обработка способствует увеличению уровня внутренних напряжений такого материала. Показано, что 
в наночастицах железа наблюдается фазовый 
переход Вервея, сопровождающийся изменением поведения спонтанной намагниченности. 
Авторы заключают, что анализ структурных 
данных и перехода Вервея открывает дополнительные возможности для изучения и  понимания физической природы и свойств ЭВП 
ансамблей наночастиц, находящихся в различных состояниях. Полученные результаты могут 
быть использованы для разработки материалов, 
представляющих практический интерес для 
различных биоприложений.
Методами рентгеновской дифракции, ферромагнитного резонанса и  магнитометрии 
в работе [21] исследованы углеродосодержащие 
покрытия 3d-металлов (Ni, Co, Fe), полученные с помощью химического осаждения с использованием арабиногалактана. В результате 
исследований показано, что в решетке синтезированных металлических покрытий нет значимого количества углерода. Магнитные измерения позволили получить количественные 
данные об эффективной намагниченности покрытий, величина которой ниже значений намагниченности для чистых железа, кобальта 
и никеля, что можно объяснить неоднородностями структуры покрытий. Сделаны оценки 
величины намагниченности и поля перпендикулярной анизотропии, а также продемонстрирована роль текстуры в формировании магнитных характеристик. 
В работе [22] были получены массивы нанопроволок никеля, синтезированных в тонкопленочном слое оксида алюминия с помощью методики электролитического осаждения, используя 
два режима: постоянного тока и переменного. 
Затем изучали морфологию и магнитные свойства синтезированных нанопроволок. Было установлено, что все полученные образцы являются 
поликристаллическими и  имеют дендритную 
морфологию, связанную с морфологическими 
особенностями матрицы оксида алюминия. При 
этом отдельные кристаллиты имеют ГЦК-решетку, а их размер зависит от режима осаждения – 
больший размер в случае режима постоянного 
тока, что приводит к различиям в их магнитных 
свойствах. Массивы нанопроволок Ni, синтезированные в режиме переменного тока, обладают 
ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ      том 125       № 4       2024

	
НОВЫЕ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ	
379
выраженной одноосной магнитной анизотропией с осью лёгкого намагничивания параллельной 
оси нанопроволок, а в случае режима постоянного тока анизотропия менее выражена.
Взаимосвязь дисперсности порошка и магнитных свойств никельцинкового феррита 
Ni0.7Zn0.3Fe2O4 изучена в работе [23]. Дисперсность материала изменяли в шаровой мельнице, 
варьируя режимы его сухого измельчения. Показано, что существует определенная взаимосвязь 
между намагниченностью насыщения и коэрцитивной силой с одной стороны, и режимами 
измельчения и удельной площадью поверхности 
порошка с другой. Установлены особенности 
магнитного фазового перехода вблизи температуры Кюри у порошков Ni0.7Zn0.3Fe2O4 с различной степенью дисперсности.
При изучении структуры, электросопротивления и намагниченности литийцинкового феррита Li0.4Fe2.4Zn0.2O4 с добавлением Bi2O3 
в количестве 1 и 2 вес.% было показано [24], что 
увеличение концентрации оксида висмута приводит к росту ферритового зерна, повышению 
плотности материала, а также снижению его пористости. Полученные данные могут быть использованы при разработке новых материалов 
для различных высокочастотных электронных 
устройств (радиопоглотители, циркуляторы, фазовращатели и т.п.).
Авторы работы [25] изучали роль межчастичных взаимодействий в ансамблях ультрамалых 
наночастиц в суперпарамагнитной релаксации, 
используя в качестве примера такого ансамбля 
наночастицы оксигидроксида железа Fe2O3∙nH2O 
(ферригидрита). Измеряли dc- и ac-магнитную 
восприимчивость на двух типах ферригидрита: 
1) биогенного происхождения со средним размером наночастиц около 2.7 нм, окруженных естественной органической оболочкой и 2) материал со средним размером частиц порядка 3.5 нм, 
органическая оболочка которых была частично 
удалена в процессе низкотемпературного отжига. Измерения восприимчивости проводили в малом магнитном поле в области суперпарамагнитной (СПМ) блокировки наночастиц. 
Установлено, что температура СПМ-блокировки возрастает от 28 K до 52 K из-за роста межчастичных взаимодействий. При этом при температурах ниже температуры СПМ- блокировки 
возникают коллективные состояния по аналогии 
со спиновым стеклом в объёмных материалах. 
Показано, что наблюдается две стадии диссипации магнитной энергии. Одна из них обусловлена блокировкой магнитного момента наночастиц, а вторая – спин-стекольным поведением 
поверхностных спинов. Полученные данные могут оказаться полезными для практических приложений в области биомедицины.
В работе [26] изучали кристаллическую структуру, магнитные, магнитокалорические и магнитострикционные свойства поликристаллических 
твердых растворов TbInxCo2-x (х = 0 – 0.2). Согласно рентгеноструктурному анализу, во всех 
образцах преимущественной является кубическая фаза Лавеса C15. Экспериментально установлено, что при увеличении содержания индия 
параметр решетки ведет себя немонотонным 
образом – возрастает с увеличением индия до 
x = 0.1, а затем уменьшается. При этом температура Кюри TC монотонно возрастает от 231 K при 
x = 0 до 245 K при x = 0.2. Изотермическое изменение энтропии ΔSmag, рассчитанное из термодинамического соотношения Максвелла, имеет 
максимальные значения вблизи температуры 
Кюри. Показано, что при изменении внешнего поля от 0 до 1.8 Тл максимальное изменение 
магнитной энтропии монотонно уменьшается 
с ростом x и составляет 2.9 и 1.8 Дж/Кг∙К для 
TbCo2 и TbIn0.2Co1.8, соответственно. Величина объемной магнитострикции увеличивается 
с ростом содержания индия до x = 0.05, а затем 
ее пиковые значения снижаются и смещаются 
в область более высоких температур.
Авторы работы [27] изучали магнитные фазовые переходы в  сплавах La1-xYxMn2Si2 -
(x = 
= 0–1), используя метод дифференциальной 
сканирующей калориметрии (ДСК). При изменении х от 0 до 0.3 вблизи температуры 300 К 
были обнаружены l-образные эндотермические 
пики на температурной зависимости сигнала ДСК, которые можно связать с магнитным 
фазовым переходом из ферромагнитной в слоистую антиферромагнитную структуру. Кроме 
того, наблюдаются слабые аномалии в интервале от 458 К (х = 0) до 323 К (х = 0.3), обусловленные разупорядочением слоистой антиферромагнитной структуры. В  соединении 
YMn2Si2 обнаружен резкий эндотермический 
пик, соответствующий разупорядочению межплоскостной антиферромагнитной слоистой 
структуры. Используя полученные данные, 
была построена магнитная фазовая диаграмма 
системы -
La1-xYxMn2Si2 в интервале температур 
270–600  К. Продемонстрировано, что метод 
дифференциальной сканирующей калориметрии можно использовать для определения температур различных магнитных фазовых переходов в редкоземельных интерметаллидах.
В работе [28] экспериментально исследовали 
эффект Холла в монокристаллах топологических 
полуметаллов WTe2 и MoTe2. Обнаружено, что 
в случае монокристаллов WTe2 при температуФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ      том 125       № 4       2024

ГАВРИЛЮК и др.	
луограниченные идеальные жидкости, показано 
следующее. В спектре фононного излучения вытекающих поверхностных магнонных поляронов “темного” состояния (интерференционного 
или симметрийно защищенного типа) на границе раздела с акустически менее плотной средой 
могут независимо обращаться в ноль как числитель, так и знаменатель входного волнового импеданса. При этом в самой точке существования 
связанного состояния в континууме они обращаются в ноль одновременно. Расчет в рамках модели двухподрешеточного антиферромагнетика, 
которая учитывает магнитоупругое неоднородное 
обменное и сверхтонкое взаимодействия, показал, что возможно существование таких интервалов продольных волновых чисел, при которых 
механизмы формирования связанных состояний 
в  спектре фононного излучения вытекающих 
магнонных поляронов с участием квазиэлектронных или квазиядерных магнонов принципиально 
отличаются, т.е. могут быть эластодинамичеcкого 
или эластостатического типа.
В работе [31] теоретически изучено переключение намагниченности в пленке феррит-граната гадолиния при размагничивании фемтосекундным лазерным импульсом. Показано, что 
наиболее эффективно переключение происходит вблизи температуры компенсации в области сосуществования двух неколлинеарных 
фаз. Были определены диапазоны размагничивающих факторов для более эффективного переключения вблизи компенсации и построены 
траектории переключения намагниченности. 
Полученные в работе результаты могут быть использованы для изучения процессов переключения при размагничивании пленок ферритов, как 
с помощью лазерного импульса, так и электрическим током.
рах ниже 100 К сопротивление Холла нелинейно 
возрастает с ростом магнитного поля. При этом 
в случае кристаллов MoTe2 холловское сопротивление линейно по полю в интервале температур 
от 2 до 25 К, а при температуре 50 К возникает 
нелинейный вклад. Высказано предположение, 
что нелинейная полевая зависимость сопротивления Холла монокристаллов WTe2 и MoTe2 может быть связана с процессами рассеяния электронов проводимости на поверхности образца. 
Вместе с уже известным механизмом компенсации/ раскомпенсации электронных и дырочных 
носителей заряда, как причины нелинейной полевой зависимости, такое объяснение дополняет и расширяет существующие представления об 
особенностях электронного транспорта в топологических полуметаллах.
В работе [29] теоретически изучены спектры спиновых волн в двухслойной структуре 
железо-иттриевого граната (ЖИГ), в которой 
намагниченность насыщения слоев различна. 
Показано, что в зависимости от типа структуры и ширины центрального волновода могут 
возникать различные режимы распространения спиновых волн (взаимный, невзаимный, 
одноволновой). Используя метод микромагнитного моделирования, удалось классифицировать спектры спиновых волн и выделить 
классы спиновых мод: направляемые, вытекающие и краевые. Продемонстрировано, что 
в системе планарных магнитных гребенчатых 
микроволноводов LS-типа с  периодическими граничными условиями при ширине центрального волновода возникают две несмежные частотные области, в которых существуют 
направляемые моды центрального волновода. 
В системе планарных магнитных гребенчатых 
микроволноводов HS-типа в независимости от 
ширины центрального волновода, имеются две 
смежных частотных области: высокочастотная, 
когда возникает режим с вытекающими модами структуры, и низкочастотная, при которой 
реализуется режим с направляемыми модами 
центрального волновода. В области сильно неоднородных магнитных полей в обеих системах 
могут существовать моды краевых волн, обладающие взаимным характером распространения. Полученные результаты могут быть использованы при изучении волновых процессов 
в сложных магнитных структурах и найти свое 
применение в устройствах магноники и спинтроники.
Особые точки спектра излучения поверхностных магнитных поляронов теоретически изучены 
в работе [30], где в бездиссипативном подходе, на 
примере магнитного слоя, разделяющего две поЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в данном коротком обзоре 
представлены результаты последних экспериментальных и теоретических работ российских 
исследователей, работающих в области магнетизма и магнитных материалов. Эти работы, как 
мы считаем, могут внести определенный вклад 
в развитие физики магнитных явлений, магнитных материалов и технологий.
Работа подготовлена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственных заданий FUMM-2022-0003 (тема “Спин” Г.р. 
№ 122021000036-3).
Авторы данной работы заявляют, что у них 
нет конфликта интересов. 
ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ      том 125       № 4       2024

	
НОВЫЕ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ	
381
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	 Физика магнитных материалов и наноструктур / 
Под ред. В.В. Устинова, Н.В. Мушникова, В.Ю. Ирхина. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2020. 664 с.
2.	 Ферт А. Происхождение, развитие и перспективы 
спинтроники // УФН. 2008. Т. 178. № 12. С. 1336–
1348.
3.	 Milyaev M.A., Bannikova N.S., Naumova L.I., Proglyado V.V., Patrakov E.I., Glazunov N.P., Ustinov V.V. 
Effective Co-rich ternary CoFeNi alloys for spintronics application // J. Alloys Compounds. 2021. V. 854. 
P. 157171–157177.
4.	 Наумова Л.И., Захаров А.А., Миляев М.А., Бебенин Н.Г., Заворницын Р.С., Максимова И.К., Проглядо В.В., Устинов В.В. Магнитоупругие свойства 
спиновых клапанов, содержащих слои CoFe/Dy // 
ФММ. 2023. Т. 124. С. 264–274.
5.	 Azuma Daichi, Ito Naoki, Ohta Motoki. Recent progress 
in Fe-based amorphous and nanocrystalline soft 
magnetic materials // J. Mag. Magn. Mater. 2020. 
V. 501. P. 166373.
6.	 Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. 2005. 
Т. 74. № 6. С. 539–574.
7.	 Wang L., Li Y., Zhang Y., Gu H., Chen W. Rare earth 
compound nanowires: synthesis, properties and 
applications // Rev. Nanosci. Nanotechnol. 2014. V. 3. 
№. 1. P. 1–19.
8.	 Бебенин Н.Г., Зайнуллина Р.И., Устинов В.В. Манганиты с колоссальным магнетосопротивлением // 
УФН. 2018. Т. 188. С. 801–820.
9.	 Nagaev E.L. Colossal magnetoresistance and phase 
separation in magnetic semiconductors. London: 
Imperial College Press, 2002. 476 p.
10.	 Kalita Hrishikesh, Bhushan Mayank, Singh L. Robindro. 
A comprehensive review on theoretical concepts, types 
and applications of magnetic semiconductors // Mater. 
Sci. Eng. B. 2023. V. 288. P. 116201.
11.	 Fiebig Manfred, Lottermoser Thomas, Meier Dennis, 
Trassin Morgan. The evolution of multiferroics // 
Nature Rev. Mater. 2016. V. 1. P. 16046.
12.	 Васильев А.Н., Волкова О.С., Зверева Е.А. Низкоразмерный магнетизм. М.: Физматлит, 2018. 304 с.
13.	 Yan Binghai, Felser Claudia. Topological Materials: 
Weyl Semimetals // Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 
2017. V. 8. P. 337–354.
14.	 Heusler F. Über magnetische manganlegierungen // 
Verh. Dtsch. Phys. Ges. 1903. V. 12. P. 219.
15.	 Graf T., Felser C., Parkin S.S.P. Simple rules for the 
understanding of Heusler compounds // Prog. Solid 
State Chem. 2011. V. 39. P. 1–50.
16.	 Васильев А.Н., Бучельников В.Д., Такаги Т., Ховайло В.В., Эстрин Э.И. Ферромагнетики с памятью 
формы // УФН. 2003. Т. 173. С. 577–608.
17.	 Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д., Марченков В.В. Магнитокалорический 
эффект в металлах и сплавах // ФММ. 2022. Т. 123. 
№ 4. С. 339–343.
18.	 Марченков В.В., Ирхин В.Ю. Полуметаллические 
ферромагнетики, спиновые бесщелевые полупроводники и топологические полуметаллы на основе 
сплавов Гейслера: теория и эксперимент // ФММ. 
2021. Т. 122. № 12. С. 1221–1246.
19.	 Marchenkov V.V., Irkhin V.Y., Semiannikova A.A. 
Unusual kinetic properties of usual Heusler alloys // 
J. Supercond. Nov. Magn. 2022. V. 35. P. 2153–2168.
20.	 Курляндская Г.В., Бурбан Е.А., Незнахин Д.С., Юшков А.А., Larrañaga A., Мельников Г.Ю., Свалов А.В. 
Cтруктура и магнитные свойства наночастиц оксида железа, подвергнутых механическим воздействиям // ФММ. 2024. Т. 125. № 4. С. 430–437.
21.	 Важенина И.Г., Столяр С.В., Комогорцев С.В., 
Ли О.А., Исхаков Р.С., Великанов Д.А., Черемискина  Е.В., Немцев И.В. Наноструктурированные 
покрытия 3d-металлов, получаемые методами 
“зеленой химии”. Анализ неоднородностей статическими и динамическими магнитными методами // ФММ. 2024. Т. 125. № 4. С. 403–412.
22.	 Дрягина А.Е., Горьковенко А.Н., Кулеш Н.А., Кудюков Е.В., Виблая А.В., Юшков А.А., Верясова А.А., 
Пастухов В.И., Калашникова А.С., Васьковский В.О. 
Особенности морфологии и магнитных свойств 
массивов магнитных нанопроволок Ni в тонкопленочных матрицах оксида алюминия // ФММ. 2024. 
Т. 125. № 4. С. 413–419.
23.	 Бобуёк С., Суржиков А.П., Лысенко Е.Н., Николаев Е.В., Сальников В.Д. Магнитные свойства никель-цинкового ферритового порошка с различной степенью дисперсности // ФММ. 2024. Т. 125. 
№ 4. С. 394–402.
24.	 Николаев С.А., Елькина Ю.С., Лысенко Е.Н., Николаев Е.В., Власов В.А. Влияние оксида висмута на 
структуру, электосопротивление и намагниченность литий-цинкового феррита // ФММ. 2024. 
Т.  125. № 4. С. 447–452.
25.	 Князев Ю.В., Балаев Д.А., Скоробогатов С.А., Великанов Д.А., Баюков О.А., Столяр С.В., Ладыгина 
В.П., Красиков А.А., Исхаков Р.С. Суперпарамагнитная релаксация в ансамблях сверхмалых наночастиц ферригидрита // ФММ. 2024. Т. 125. № 4. 
С. 420–429. 
26.	 Сташкова Л.А., Герасимов Е.Г., Мушников Н.В. 
Калориметрические исследования фазовых превращений в системе La1-xYxMn2Si2 // ФММ. 2024. 
Т. 125. № 4. С. 460–466.
27.	 Морозов Д.А., Политова Г.А., Ганин М.А., Политов М.Е., Михайлова А.Б., Филимонов А.В. Магнитотепловые и  магнитострикционные свойства фаз Лавеса Tb(Co,In)2 // ФММ. 2024. Т. 125. 
№ 4. С. 438–446. 
28.	 Перевалова А.Н., Наумов С.В., Фоминых Б.М., 
Марченкова Е.Б., Liang S.H., Марченков В.В. ЭфФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ      том 125       № 4       2024

ГАВРИЛЮК и др.	
фект Холла в монокристаллах топологических 
полуметаллов WTe2 И  MoTe2 // ФММ. 2024. 
Т. 125. № 4. С. 453–459.
30.	 Сухорукова О.С., Тарасенко А.С., Тарасенко С.В., 
Шавров В.Г. Особые точки спектра излучения вытекающих поверхностных магнонных поляронов // 
ФММ. 2024. Т. 125. № 4. С. 467–475.
29.	 Александрова Ю.В., Бегинин Е.Н., Шешукова С.Е., 
Садовников А.В. Структура и особенности спектра спиновых волн в поперечно ограниченных 
ЖИГ микроволноводах с неоднородным профилем намагниченности // ФММ. 2024. Т. 125. № 4. 
С. 383–393.
31.	 Юрлов В.В., Звездин К.А., Звездин А.К. Теоретическое и  численное моделирование процесса оптического переключения эпитаксиальных наноструктур на основе железосодержащего граната // 
ФММ. 2024. Т. 125. № 4. С. 476–484.
New Magnetic Materials and Technologies: Experiment and Theory
A. A. Gavrilyuk1, A. V. Semirov1, V. V. Marchenkov2, *
1Irkutsk State University, Irkutsk, 664003 Russia
2M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg, 620108 Russia
*e-mail: march@imp.uran.ru
This article presents a brief review of works devoted to the latest research by a number of Russian groups 
involved in the development, creation, and study of the physical properties of new magnetic materials and the 
phenomena observed in them. These studies are of both great fundamental and practical interest for various 
fields of science, engineering, and new technologies.
Keywords: magnetic materials, magnetic technologies, phase transitions, structure, magnetic properties
ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ      том 125       № 4       2024

ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ, 2024, том 125, № 4, с. 383–393
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ 
СВОЙСТВА
УДК 537.611.2
ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРА СПИНОВЫХ ВОЛН В ПОПЕРЕЧНО 
ОГРАНИЧЕННЫХ ЖИГ МИКРОВОЛНОВОДАХ  
С НЕОДНОРОДНЫМ ПРОФИЛЕМ НАМАГНИЧЕННОСТИ
© 2024 г.   Ю. В. Александроваа, *, Е. Н. Бегинина, С. Е. Шешуковаа,  
А. В. Садовникова
а ФГБОУ ВО “СГУ имени Н.Г. Чернышевского”, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012 Россия 
* e-mail: jvaleksandrova@gmail.com
Поступила в редакцию 23.11.2023 г.
После доработки 20.12.2023 г.
Принята к публикации 22.12.2023 г.
Проведено исследование спектров спиновых волн в  двухслойной структуре железо-иттриевого 
граната (ЖИГ) с  различными величинами намагниченностями насыщения слоев. Исследованы 
различные режимы распространения спиновых волн (взаимный, невзаимный, одноволновой) 
в зависимости от типа структуры и ширины центрального волновода. Проведена классификация 
спектров спиновых волн, выделен класс направляемых, вытекающих и  краевых спиновых мод. 
В частности, показано, что в системе планарных магнитных гребенчатых микроволноводов LS-типа (
)
M
M
s
s
1
2
<
с периодическими граничными условиями при ширине w центрального волновода 
наблюдаются два не смежных частотных региона существования направляемых мод центрального 
волновода. В системе планарных магнитных гребенчатых микроволноводов HS-типа (
)
M
M
s
s
1
2
>
при любых значениях ширины центрального волновода существуют два смежных частотных региона: в высокочастотном регионе реализуется режим с вытекающими модами структуры, в низкочастотном регионе реализуется режим с направляемыми модами центрального волновода. Показано, 
что в системах обоих типов в области сильно неоднородных магнитных полей могут существовать 
моды краевых волн, обладающие взаимным характером распространения. Полученные результаты могут быть использованы для расширения и уточнения физики волновых процессов в сложных 
магнитных структурах.
Ключевые слова: многослойные магнитные пленки, магноника, спиновые волны, ЖИГ, дисперсия 
спиновых волн, микромагнитное моделирование
DOI: 10.31857/S0015323024040028, EDN: WRZEUC 
ВВЕДЕНИЕ
Исследование спин-волновых процессов 
в  магнетиках является одним из важнейших 
направлений магноники [1]. Для создания 
устройств обработки информационных сигналов на принципах магноники используются спиновые волны (СВ) [2, 3] – распространяющиеся 
в магнетиках волны прецессии магнитного момента. Как правило, прецессия намагниченности в эффективном магнитном поле описывается 
уравнением Ландау–Лифшица–Гильберта [4, 5]. 
При этом эффективное магнитное поле зависит от различных параметров, таких как приложенное статическое или зависящее от времени 
магнитное поле, поля анизотропии (например, 
поле кубической анизотропии, поле одноосной 
анизотропии), а также от обменного поля, описывающего обменное взаимодействие в исследуемом материале. Обменные СВ рассматриваются в задачах о распространении СВ при 
их длине порядка длины обмена λex , которая 
в типичных для магноники материалах достигает λex ~ (3–17) нм. Основной проблемой является процесс возбуждения локально сосредоточенными источниками обменных СВ, ведь 
при этом размеры источника должны быть не 
больше λex. 
Наибольшее число работ описывают результаты, полученные при возбуждении дипольных 
СВ, для которых длины волн могут быть гораздо больше длины обмена в магнитных материалах. При этом для описания таких волн часто 
пользуются магнитостатическим приближением и поэтому их называют магнитостатические 
спиновые волны (МСВ). Важно отметить, что 
длина распространения СВ, определяемая рас383