Спектр волн различной природы (упругих, спиновых, электромагнитных и т.д.) в одномерных сверхрешетках (мультислойных структурах) хорошо изучен теоретически лишь для двух предельных случаев отношения ширины границы d между слоями мультислойной структуры к ширине слоя D. Используется либо модель резких границ, в которой d/D = 0, либо модель плавных границ (d/D = 1, синусоидальная зависимость материального параметра вдоль оси сверхрешетки). Между тем, в реальных мультислойных структурах отношение d/D может быть любым между этими предельными значениями. Для описания таких структур построена модель, в которой зависимость материального параметра вдоль оси сверхрешетки описывается эллиптическим синусом Якоби. В зависимости от величины модуля эллиптического интеграла, эта модель описывает как предельные случаи резких и плавных границ, так и все промежуточные ситуации (0 ( d/D ( 1). Исследован волновой спектр в такой модели и показано существенное влияние толщины границ d на ширины ((n щелей в спектре на краях подзон Бриллюэна для n > 1, где n - номер подзоны. Показано, что толщина границы может быть определена из измерения отношения между ширинами щелей в спектре , где n = 3, 5... .

Ignatchenko V. A., Mankov Yu. I., and Maradudin A. A.
Wave spectrum of multilayers with finite thicknesses of interfaces.
Phys. Rev. B, 62, 2181 (2000).

Ignatchenko V. A., Mankov Yu. I., and Maradudin A. A.
Wave spectrum of multilayers with finite thicknesses of interfaces.
Digest of the Intermag 2000 Conference, Toronto, April 9-13, FR-04 (2000).

Исследована спин-волновая восприимчивость частично стохастизованной ферромагнитной синусоидальной сверхрешетки для предельных случаев коротковолновых и длинноволновых неоднородностей. Показано, что увеличение интенсивности неоднородностей приводит к уширению и сближению двух пиков, соответствующих расщеплению спектра на границе подзоны Бриллюэна. Исследована зависимость этого эффекта от размерности неоднородностей.

Исследовано взаимодействие двух волновых полей различной физической природы в неоднородной среде на примере магнитоупругих волн в среде с равной нулю средней магнитострикцией. Показано, что корреляции между неоднородностями параметра магнитострикции и любого другого параметра приводит к появлению эффективного параметра связи между усредненными волнами, который пропорционален интенсивности корреляций и, соответственно, к возможности возбуждения усредненной волны одного поля силой, действующей на другое поле.

Работы выполнены при поддержке NATO Linkage Grant № 974573,
NATO Networking Infrastructure Grant № 973201,
NATO Computer Networking Supplement № 976181,
грант РФФИ № 00-02-16105,
грант Красноярского краевого фонда науки № 9F-63.

Исполнитель - лаборатория теоретической физики,
Зав. лаборатории - д.ф.-м.н. В. А. Игнатченко.

На основе анализа электронной структуры квазидвумерных оксидов меди и рутената Sr₂RuO₄ для их описания предложена t-J-I модель, где t - интеграл туннелирования электронов, J - параметр антиферромагнитного суперобмена и I - параметр прямого ферромагнитного обмена.

Проанализированы возможные сверхпроводящие решения: с синглетными спариваниями симметрии s- и d-типа и с триплетными спариваниями симметрии p-типа. Показано, что в режиме сильных электронных корреляций решения s-типа невозможны (из-за нарушения правила сумм для аномальных средних), а решение d-типа с симметрией d(x² - y²) обусловлено J-обменом и соответствует оксидам меди с T_c ~ 100 K. Решение p-типа обусловлено I-обменом, формируется вблизи ферромагнитной неустойчивости в рутенате и приводит к T_c ~ (1-3) K.

Показано, что причиной больших T_c в оксидах меди и малых T_c в рутенате при одинаковых значениях взаимодействия является разная симметрия параметра порядка.

t-J-I модель применена для теоретического исследования возможности сосуществования сверхпроводимости (SC) и ферромагнетизма (F) в гибридном рутенатно-купратном оксиде RuSr₂GdCu₂O₈. Предполагается, что J >> I для слоев CuO₂ и J << I для слоев RuO₂. Для слоев CuO₂ получено сверхпроводящее решение с синглетными спариваниями d-типа и вычислена критическая температура T_c в зависимости от концентрации носителей. В слоях RuO₂ имеется конкуренция между F-состоянием и SC-состояниями с триплетными спариваниями p-типа.

Показано, что слои RuO₂ характеризуются меньшей концентрацией носителей тока в нижней хаббардовской подзоне по сравнению с объемным кристаллом SR2RuO4, что приводит к стабилизации F-состояния в этих слоях. Рутенатно-купратный оксид RuSr₂GdCu₂O₈ с SC-слоями CuO₂ и f-слоями RuO₂ является сверхрешеткой с толщиной слоев атомного масштаба. Обсуждены эффекты межслойного влияния, туннелирования электронов и критерий стабильности описанного соединения.

Kuz'min E. V., Ovchinnikov S. G. and Baklanov I. O.
Comparison of superconductivity in Sr₂RuO₄ and copper oxides.
Phys. Rev. B, 2000, 61, 15392.

Кузьмин Е. В., Овчинников С. Г., Бакланов И. О., Горячев Е. Г.
Микроскопическая модель сосуществования сверхпроводимости и ферромагнетизма в гибридном рутенатно-купратном оксиде RuSr₂GdCu₂O₈.
ЖЭТФ, 2000, 118, 404.

Исполнители - лаборатория теории твердого тела,
зав. лабораторией - д.ф.-м.н. В. В. Вальков
лаборатория физики магнитных явлений,
зав. лабораторией - д.ф.-м.н. С. Г. Овчинников.

Исследовано влияние кристаллического поля на характер осцилляций магнитной восприимчивости проводящих антиферромагнетиков в условиях сосуществования метамагнитного перехода и эффекта де Гааза - ван Альфена. Показано, что в области магнитных полей, где наблюдается метамагнитный переход, при двух значениях внешнего магнитного поля происходит резкая смена частоты осцилляций. Первое изменение имеет место когда внешнее магнитное поле индуцирует переход системы из квадрупольной фазы в магнитную. Второе изменение обусловлено сменой магнитополевой зависимости параметра дальнего антиферромагнитного порядка в точке спин-флип-перехода.

Исследование сверхпроводящих свойств сильнокоррелированных электронов в рамках t-t'-J модели (t и t' - интегралы туннелирования электронов, J - параметр антиферромагнитного обмена между) показало, что при t'/t > 0 максимум критической температуры Tc сдвигается в область больших электронных концентраций (по сравнению со случаем t' = 0), а при t'/t < 0 - в область меньших концентраций. Вычисленные значения Tc при различных t'/t согласуются с экспериментальными данными.

Показано, что в сверхпроводниках с синглетными спариваниями и симметрией параметра порядка d(x2 - y2) типа (t-J модель) дополнительное эффективное притяжение электронов через фононы существенно только в 1-ой координационной сфере (между ближайшими соседями). В этом случае имеет место аддитивное увеличение безразмерного параметра взаимодействия и, соответственно, критической температуры Tc.

Для модели Гейзенберга со спином S = 1/2 и антиферромагнитным обменом между ближайшими соседями на квадратной решетке исследовано состояние, названное спиновой жидкостью (СЖ), которое характеризуется изотропными спиновыми корреляционными функциями, ближним порядком и отсутствием дальнего магнитного порядка. Показано, что при T = 0 оно является синглетным, однако его энергия выше энергии антиферромагнитного состояния. Условием термодинамической стабильности СЖ-состояния при T ( 0 является наличие щели в спектре возбуждений при волновом векторе Q = (?/a, ?/a), где a - параметр решетки. Обсуждаются различные варианты низкотемпературного поведения щели.

Показано, что включение сильных электронных корреляций в схему Кона-Шема вычисления зонной структуры приводит к модификации стандартной модели лантанидов, и что такая процедура устраняет существующие расхождения между теорией и экспериментом в отношении свойств основного состояния. В соответствии с предложенной картиной часть верхней хаббардовской f-зоны заполнена благодаря гибридизационному взаимодействию (которое перенормируется корреляциями), и это обеспечивает дополнительный вклад в энергию связи кристалла. Нижняя зона Хаббарда имеет нулевую ширину и описывает фермиевские возбуждения в оболочке локализованных f-состояний. Проведено полное самосогласованное вычисление (по отношению как к зарядовой плотности, так и к многоэлектронным числам заполнения f-оболочки) равновесного объема и объемных модулей лантанидов, получено хорошее согласие с экспериментом.

Работы выполнены при поддержке грантов РФФИ (№ 00-02-16110 и № 99-02-17405),
программы Интеграции институтов СО РАН,
Красноярского Краевого Фонда науки (грант № 9F0039),
грантов Шведского национального научно-исследовательского совета.

Исполнитель -лаборатория теории твердого тела,
Зав. лабораторией - д.ф.-м.н. В. В. Вальков.

В случае круглого квантового дота изучено влияние внешнего электромагнитного поля, поляризованного по кругу на квазиэнергетический спектр электрона в присутствии спин-орбитального взаимодействия в форме Рашбы. Покачано, что приложение переменного по времени электромагнитного поля приводит к снятию вырождения крамерсовских дублетов. Рассмотрена также задача об электронном транспорте через такой дот. Установлено, что в случае резонансного взаимодействия поля излучения со связанным состоянием в присутствии спин-орбитального взаимодействия возникает сильная спиновая поляризация выходящего пучка электронов, хотя входной пучок был спиново неполяризованным.

Изучена зависимость зонной структуры в Х-волноводах от угла между скрещенными волноводами. Показано, что при уменьшении угла возникают новые зонные состояния. Вычислены критические углы и критическое поведение зонной энергии.

Рассчитана энергия активации десорбции молекул с металлических поверхностей с учетом тепловых колебаний поверхности и вращательных движений молекул.

Изучена зависимость зонной структуры в Х-волноводах от угла между скрещенными волноводами. Показано, что при уменьшении угла возникают новые зонные состояния. Вычислены критические углы и критическое поведение зонной энергии.

Изучены волновые функции и статистические свойства при транспорте через хаотические биллиарды.

Рассмотрено прохождение микроволнового излучения (ТЕ волны) через планарные волноводы Г, Т и Х типов, заполненных однородным ферромагнетиком. Известно, что такие волноводы имеют связанные состояния, с частотами ниже порога распространения. Показано, что приложение пробного микроволнового излучения в области рассеяния приводит к возбуждению магнитных колебаний с сателлитными частотами, которые могут резонансно смешиваться со связанными состояниями волновода. Это приводит к ярко выраженным аномалиям в амплитуде прохождения. Подобный эффект приводит к новой экспериментальной возможности изучения связанных состояний волноводов, и кроме того, позволяет эффективно управлять прохождением микроволнового излучения.

Вычислена функция распределения ближайших расстояний между нодальными точками для функции Бзрри в двумерных системах. Следуя Бэрри, хаотические состояния рассматриваются , как суперпозиция монохроматических плоских волн со случайными фазами и амплитудами. Рассмотрено распределение нодальных точек для таких состояний. Используя тот факт, что реальная и мнимая часть волновой функции являются Гауссовыми случайными полями мы проанализировали корреляционные функции и плотность нодальных точек.

Созданы серверная и клиентская программы для исследования двумерных квантовых систем с произвольной геометрией.

Работы выполнены при поддержке грантов Академии наук Швеции.

Исполнитель - лаборатория теории нелинейных процессов,
Зав. лабораторией - д.ф.-м.н. А. Ф. Садреев.