Введение
Спектроскопическая техника для исследования магнитации ферромагнитных материалов. Ферромагнитный резонанс, или FMR, – это взаимодействие между электромагнитной волной и магнизацией среды, через которую она распространяется. Это взаимодействие вызывает значительные потери мощности волны. Мощность поглощается прецессирующей магнизацией (прецессия Лармора) материала и рассеивается в виде тепла. Для возникновения этого взаимодействия частота падающей волны должна быть равна частоте прецессии магнизации (частоте Лармора), а поляризация волны должна соответствовать направлению магнизации. Этот эффект может быть использован в различных приложениях, таких как спектроскопические методы или при создании микроволновых устройств. Спектроскопическая техника FMR используется для исследования магнизации ферромагнитных материалов и является стандартным инструментом для изучения спиновых волн и спиновой динамики. ФМР очень похож на электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и в некоторой степени на ядерный магнитный резонанс (ЯМР), однако ФМР исследует магнизацию образца, обусловленную магнитными моментами диполярно связанных, но неспаренных электронов, в то время как ЯМР исследует магнитные моменты атомных ядер, экранированные атомными или молекулярными орбиталями, окружающими ядра с ненулевым спином. Резонанс FMR также лежит в основе различных высокочастотных электронных устройств, таких как резонансные изоляторы или циркуляторы.
Ferromagnetic resonance, or FMR, is coupling between an electromagnetic wave and the magnetization of a medium through which it passes. This coupling induces a significant loss of power of the wave. The power is absorbed by the precessing magnetization (Larmor precession) of the material and lost as heat. For this coupling to occur, the frequency of the incident wave must be equal to the precession frequency of the magnetization (Larmor frequency) and the polarization of the wave must match the orientation of the magnetization. This effect can be used for various applications such as spectroscopic techniques or conception of microwave devices. The FMR spectroscopic technique is used to probe the magnetization of ferromagnetic materials. It is a standard tool for probing spin waves and spin dynamics. FMR is very broadly similar to electron paramagnetic resonance (EPR), and also somewhat similar to nuclear magnetic resonance (NMR), except that FMR probes the sample magnetization resulting from the magnetic moments of dipolar coupled but unpaired electrons, while NMR probes the magnetic moment of atomic nuclei that are screened by the atomic or molecular orbitals surrounding such nuclei of non zero nuclear spin. The FMR resonance is also the basis of various high frequency electronic devices, such as resonance isolators or circulators.
История
Ферромагнитный резонанс был экспериментально открыт В. К. Аркадьевым при наблюдении поглощения СВЧ-излучения ферромагнитными материалами в 1911 году. Качественное объяснение ФМР, а также интерпретацию результатов Аркадьева предложил Я. Г. Дорфман в 1923 году, предположив, что оптические переходы, вызванные расщеплением Зеемана, могут служить способом изучения ферромагнитной структуры. В 1935 году Лев Ландау и Евгений Лифшиц опубликовали статью, в которой предсказали существование ферромагнитного резонанса прецессии Лармора, что было независимо подтверждено экспериментами Дж. Г. Гриффитса (Великобритания) и Е. К. Завойского (СССР) в 1946 году.