ЦИЛИНДРИ́ЧЕСКИЕ МАГНИ́ТНЫЕ ДОМЕ́НЫ

ЦИЛИНДРИ́ЧЕСКИЕ МАГНИ́ТНЫЕ ДО­МЕ́НЫ (ЦМД), один из ви­дов до­мен­ной струк­ту­ры в тон­ких (1–100 мкм) плос­ко­па­рал­лель­ных маг­нит­ных плён­ках или пла­стин­ках фер­ро- или фер­ри­маг­не­ти­ков. Од­но­род­но на­маг­ни­чен­ные до­ме­ны име­ют вид изо­ли­ро­ван­ных кру­го­вых ци­лин­д­ров, ори­ен­ти­ро­ван­ных в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном плос­ко­сти плён­ки (пла­стин­ки), и по­гру­жён­ных в об­ласть, од­но­род­но на­маг­ни­чен­ную в про­ти­во­по­лож­ном ЦМД на­прав­ле­нии. ЦМД об­ра­зу­ют­ся в фер­ро- или фер­ри­маг­не­тиках с дос­та­точ­но боль­шой маг­нит­ной ани­зо­тро­пи­ей ти­па «лёг­кая ось», при ори­ен­та­ции оси лёг­ко­го на­маг­ни­чи­ва­ния в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном по­верх­но­сти плён­ки (пла­стин­ки). Ми­ни­му­му сум­мар­ной энер­гии, вклю­чаю­щей в се­бя маг­ни­то­ста­тич. энер­гию, энер­гию ани­зо­тро­пии и об­мен­ную энер­гию, в от­сут­ст­вие внеш­не­го маг­нит­но­го по­ля со­от­вет­ст­ву­ет «ла­би­ринт­ная» до­мен­ная струк­ту­ра, ко­то­рая при на­ло­же­нии маг­нит­но­го по­ля пре­вра­ща­ет­ся в струк­ту­ру ЦМД.

ЦМД на­блю­да­ют­ся в мо­но­кри­стал­лич. плён­ках фер­ри­тов-гра­на­тов, ор­то­фер­ри­тов, гек­са­фер­ри­тов, аморф­ных плён­ках ин­тер­ме­тал­лич. со­еди­не­ний РЗЭ и пе­ре­ход­ных ме­тал­лов и др. Ха­рак­те­ри­сти­кой ма­те­риа­лов с ЦМД яв­ля­ет­ся фак­тор ка­че­ст­ва $Q=k/2πM_s^2$ ($K$ – кон­стан­та ани­зо­тро­пии, $M_s$ – на­маг­ни­чен­ность на­сы­ще­ния); ЦМД об­ра­зу­ют­ся при ус­ло­вии $Q > 1$. Ха­рак­те­ри­стич. дли­на $l$, оп­ре­де­ляю­щая раз­мер до­ме­нов в дан­ном ма­те­риа­ле: $l=\sqrt{AK}/πM_s^2$, где $A$ – кон­стан­та не­од­но­род­но­го об­мен­но­го взаи­мо­дей­ст­вия. Для на­блю­де­ния ЦМД ис­поль­зу­ют маг­ни­то­оп­тич. эф­фек­ты (Фа­ра­дея эф­фект, Кер­ра эф­фек­ты) или элек­трон­ные ме­то­ды ре­ги­ст­ра­ции. До­мен­ные стен­ки ЦМД скру­че­ны, их тол­щи­на в разл. ма­те­риа­лах варь­и­ру­ет­ся от 10 до 100 нм.

Ус­той­чи­вая кар­ти­на изо­ли­ро­ван­ных ЦМД на­блю­да­ет­ся в не­ко­то­ром ин­тер­ва­ле маг­нит­ных по­лей под­маг­ни­чи­ва­ния, ко­то­рый со­став­ля­ет неск. про­цен­тов от ве­ли­чи­ны по­лей тех­нич. на­сы­ще­ния (см. На­маг­ни­чи­ва­ние). Ниж­няя гра­ни­ца ус­той­чи­во­сти со­от­вет­ст­ву­ет пе­ре­хо­ду ЦМД в до­ме­ны эл­лип­тич. фор­мы, верх­няя – зна­че­ни­ям по­ля, при ко­то­ром струк­ту­ра ЦМД ста­но­вит­ся не­воз­мож­ной (по­ле кол­лап­са). В ря­де экс­пе­ри­мен­тов на­блю­да­лись т. н. жё­ст­кие ЦМД, для ис­чез­но­ве­ния ко­то­рых не­об­хо­ди­мо при­ло­жить внеш­нее по­ле (по­ле сме­ще­ния), в неск. раз пре­вы­шаю­щее по­ле кол­лап­са обыч­ных ЦМД. В од­но­род­ном по­ле под­маг­ни­чи­ва­ния ЦМД не­под­виж­ны, в не­од­но­род­ном – в плос­ко­сти плён­ки – мо­гут пе­ре­ме­щать­ся в об­ласть бо­лее сла­бо­го маг­нит­но­го по­ля.

Свой­ст­ва ЦМД (ус­той­чи­вость в не­ко­то­ром ин­тер­ва­ле по­лей сме­ще­ния, по­движ­ность, воз­мож­ность управ­лять их дви­же­ни­ем, спо­соб­ность на­хо­дить­ся в разл. со­стоя­ни­ях и т. п.) оп­ре­де­ля­ют их ис­поль­зо­ва­ние в уст­рой­ст­вах за­пи­си и об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции. Напр., пе­ре­ме­ще­ние ЦМД воз­мож­но с по­мо­щью тон­ких ап­пли­ка­ций оп­ре­де­лён­ной фор­мы из маг­ни­то­мяг­ко­го ма­те­риа­ла, напр. пер­мал­лоя. Эти фор­мы на­кла­ды­ва­ют­ся не­по­сред­ст­вен­но на плён­ку с ЦМД и на­маг­ни­чи­ва­ют­ся вра­щаю­щим­ся в плос­ко­сти плён­ки управ­ляю­щим маг­нит­ным по­лем, что обес­пе­чи­ва­ет ско­рость за­пи­си и счи­ты­ва­ния ин­фор­ма­ции по­ряд­ка Мбит/с. Плён­ка с ЦМД диа­мет­ром ме­нее 0,5 мкм по­зво­ля­ет осу­ще­ст­вить за­пись ин­фор­ма­ции с плот­но­стью бо­лее 10⁷ бит/см².