Група оптичної та магніторезонансної спектроскопії та досліджень в імпульсних магнітних полях

Склад групи:

• Кутько Х.В., керівник групи, кандидат фіз.-мат. наук, науковий співробітник;

• Нестеренко Н.М., кандидат фіз.-мат. наук, науковий співробітник;

• Савицький В.М., кандидат фіз.-мат. наук, науковий співробітник;

• Хрустальов В.М., кандидат фіз.-мат. наук, молодший науковий співробітник;

Основні напрямки досліджень:

• ТГц спектроскопічні дослідження впливу магнітного поля на зміни кристалічної ґратки в сильноанізотропних магнітоеластичних рідкісноземельних сполуках.

• Феноменологічний та симетрійний аналіз спонтанних та індукованих магнітним полем низькотемпературних фазових переходів ян-теллерівського типу в шаруватих тригональних та ромбічних кристалах.

• Магнітний резонанс в низьковимірних магнетиках, нано- та метал-органічних сполуках.

• Низькотемпературні дослідження індукованих магнітним полем спін-орієнтаційних фазових переходів у сильноанізотропних антиферомагнітних сполуках.

• Експериментальні дослідження магнітних та електричних властивостей мультифероїків у сильному імпульсному магнітному полі.

Устаткування:

• Магнеторезонансний спектрометр резонаторного типу, частотний діапазон 1 – 2.5 cм^-1 (30 – 75 ГГц), надпровідний соленоїд з максимумом магнітного поля 5 T, температурний інтервал 2 – 30 K.

• Установка для отримання імпульсного магнітного поля до 30 Т в отворі 27 мм (багатовитковий імпульсний соленоїд з азотним охолодженням). Тривалість імпульсу поля 30 мс. Дослідження намагніченості (диференційної магнітної сприйнятливості) та індукованої магнітним полем електричної поляризації в температурних інтервалах: 1,6 - 4,2 К (рідкий гелій), 14 - 20,4 К (рідкий водень).

• Установка для досліджень магнітних властивостей в постійному магнітному полі до 6 Т (надпровідний магніт). Температурний діапазон досліджень 1,6 - 300 К.

• Установка для досліджень магнітних властивостей в постійному магнітному полі до 1,5 Т (стаціонарний електромагніт з водяним охолодженням). Дослідження магнітних властивостей при кімнатних та гелієвих температурах.

Деякі найбільш важливі результати:

• Вперше, за результатами досліджень методом time-domain спектроскопії діелектричної немагнітної сполуки KY(MoO₄)₂, виявлено вторинне монохроматичне випромінювання в субтерагерцовому діапазоні частот, викликане збудженням низькочастотних оптичних когерентних фононів широкосмуговим терагерцовим імпульсом (Adv. Science, 12, 2, 202407028, 2025).

• Вперше виявлено надзвичайно сильну магнітострикцію в шароватому парамагнетику KEr(MoO4)2 та пояснено мікроскопічний механізм впливу магнітного поля на спотворення кристалічної ґратки в KEr(MoO₄)₂, яке обумовлене зміною квадрупольних моментів іону Er³⁺ (Adv. Electron. Mater, 8, 3, 2100770, 2022).

• Використовуючи Раман та інфрачервону спектроскопію були досліджені особливості спонтанного впорядкування типу Ян-Теллера в системі KDy(MoO₄)₂. Було показано, що впорядкування квадруполів у електронній підсистемі цієї сполуки супроводжується появою енергетично нееквівалентних спотворень рідкоземельних іонів у впорядкованій фазі. Побудовано теорію середнього поля, що пояснює такий тип впорядкування та може бути використана для опису фазових переходів типу Яна-Теллера у всьому класі ромбічних кристалів (Phys. Rev. B 98, 064406, 2018).

• Експериментально отримані ДІЧ спектри пропускання в шаруватих подвійних молібдатах KY(MoO₄)₂, KDy(MoO₄)₂, KEr(MoO₄)₂, та KTm(MoO₄)₂ та показано, що низькоенергетичні граткові коливання в них добре описуються за допомогою розробленої квазі-одновимірної моделідля опису дисперсії коливальних мод по зоні Бріллюена в шаруватих кристалах (Journal of Physics: Condensed Matter, 29, 095402, 2017).

• Побудовано магнітну фазову температурно-польову діаграму кристала LiCoPO₄. Виявлено, що одна з високопольових фаз не має центра симетрії і їй властива електрична поляризація (Low Temp. Phys. 42, 280, 2016; Low Temp. Phys. 43, 1332, 2017).

• Виявлено, що в LiCoPO₄ при гелієвих температурах та за орієнтації зовнішнього магнітного поля вздовж вектора антиферомагнетизму, утворюється додаткова високопольова магнітна фаза в інтервалі полів 21 - 28,5 Т, і, таким чином, встановлено, що перехід з антиферомагнітного в насичений парамагнітний стан відбувається шляхом трьох магнітних фазових переходів. Запропоновано модель перебудови спінової структури кристала в магнітному полі (Low Temp. Phys. 36, 558, 2010).

• Побудовано магнітну фазову температурно-польову діаграму кристала LiNiPO₄ (Czech. J. Phys. 54 (Suppl. 4), 27, 2004).

Міжнародне співробітництво:

• Experimental Physics V, Center for Electronic Correlations and Magnetism, Institute of Physics, University of Augsburg, Germany;

• High Field Magnet Laboratory, Radboud University, Nijmegen, The Netherlands;

• Molecular Photoscience Research Center, Kobe University, Japan;

• Department of Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Faculty of Science, Univerzita Pavla Jozefa Safarika, Kosice, Slovak Republic.