Эксперимент по исследованию магнитной динамики соединения Cu2OSeO3

С 1-го по 4-е мая 2018 года аспирант второго года обучения кафедры ЯФМИ К.А. Пшеничный и проф. кафедры С.В. Григорьев провели эксперименты по исследованию магнитной динамики соединения Cu₂OSeO₃ с нецентросимметричной структурой типа В20. Эксперименты были проведены на установке малоуглового рассеяния
SANS-1 исследовательского реактора FRM-II в Гархинге, близ Мюнхена, Германия. В задачи исследования входило измерение спин-волной жесткости в гелимагнетике с взаимодействием Дзялошинского–Мория Cu₂OSeO₃ методом малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов в широком диапазоне температур в состоянии, полностью намагниченном внешним полем.

Карта малоуглового рассеяния нейтронов от образца Cu2OSeO3 при значении приложенного поля 0.3 Т и при температуре 30 К.

В ходе экспериментов показано, что дисперсия магнонов в этом состоянии имеет анизотропный вид, поскольку картина рассеяния нейтронов представляет собой два круга для нейтронов с получением и потерей энергии магнона соответственно. Центры кругов смещены на величину переданного импульса, ориентированного вдоль приложенного магнитного поля H и равного волновому вектору спирали ±k_s = 0.100(3) нм⁻¹. Радиус кругов напрямую связан с жесткостью спиновых волн магнитной системы, но зависит от величины магнитного поля. Установлено, что эффективная спин-волновая жесткость A для геликомагнетика равна 75.1 мэВA² при T = 0 K и слабо (на 17 %) убывает с ростом температуры вплоть до критической T_c = 58.0(5) K. Также было подробно измерено затухание спиновых волн, которое является константой близкой к нулю в широком диапазоне температур, пока не приближается к критической температуре, где резко увеличивается.