Выпуск № 1 (21), 2026

Раздел 1. Теоретическая электродинамика

Spin-flop transition in nickel oxide and similar easy-plane antiferromagnets
A.V. Rozhkov

  стр. 4 - 11

        Abstract  

 We theoretically investigate the spin-flop transition in easy-axis antiferromagnets, with particular emphasis on nickel oxide and related materials. Using a simple phenomenological energy function that incorporates hexagonal anisotropy within the easy magnetization plane, we analyze the behavior of the antiferromagnetic state in the presence of an external magnetic field. It is demonstrated that a magnetic field applied parallel to the easy plane can induce a spin-flop transition, as long as the field is collinear with one of the easy axes within the easy plane. This finding is complementary to a more conventional situation of a spin-flop transition in easy-axis antiferromagnets placed in magnetic field applied along their easy axis. In contrast to the first-order transition in easy-axis materials, the transition in easy-plane systems is shown to be of second order. It is accompanied by a discontinuity in the differential magnetic susceptibility. The latter may serve a clear experimental signature of the spin flop. We compare our theoretical predictions with available experimental magnetometry data and find that the data partially support our conclusions. Furthermore, we show that the proposed theoretical framework can be used to extract key parameters of the antiferromagnetic state, including anisotropy constants and exchange fields, directly from magnetometry measurements. These results extend the understanding of field-induced phase transitions in antiferromagnets and may be relevant for the interpretation of magnetic response data in a broad class of easy-plane antiferromagnetic materials.

Keywords: oxide, NiO, spin-flop transition, easy plane antiferromagnet, susceptibility

Спин-флоп переход в оксиде никеля и родственных антиферромагнитных материалах типа легкая плоскость
А.В. Рожков

        Аннотация  

 Мы теоретически исследуем переход типа спин-флоп в антиферромагнетиках с лёгкой осью, уделяя особое внимание оксиду никеля и родственным материалам. Используя простую феноменологическую энергетическую функцию, учитывающую гексагональную анизотропию в плоскости лёгкого намагничивания, мы анализируем поведение антиферромагнитного состояния во внешнем магнитном поле. Показано, что магнитное поле, приложенное параллельно плоскости лёгкого намагничивания, может индуцировать спин-флоп-переход при условии, что направление поля коллинеарно одной из лёгких осей в этой плоскости. Этот результат дополняет более традиционную ситуацию спин-флопа в антиферромагнетиках с лёгкой осью, помещённых в магнитное поле, направленное вдоль лёгкой оси. В отличие от перехода первого рода, характерного для материалов с лёгкой осью, показано, что в системах с лёгкой плоскостью спин-флоп является переходом второго рода. Он сопровождается разрывом дифференциальной магнитной восприимчивости, что может служить отчётливым экспериментальным признаком перехода. Мы сравниваем теоретические предсказания с доступными экспериментальными данными магнитометрии, частично подтверждающими наши выводы. Кроме того, показано, что предложенный теоретический подход позволяет извлекать ключевые параметры антиферромагнитного состояния, включая константы анизотропии и обменные поля, непосредственно из магнитометрических измерений. Полученные результаты расширяют понимание магнитополевых фазовых переходов в антиферромагнетиках и могут использоваться при интерпретации магнитного отклика в широком классе антиферромагнитных материалов с лёгкой плоскостью.

Ключевые слова: оксид никеля, NiO, переход спин-флоп, антиферромагнетик типа лёгкая плоскость, восприимчивость

Раздел 2. Взаимодействие электромагнитного поля с веществом

Определение параметров функциональной структуры для реализации оптического сенсора
Д.К. Высоких, А.Ш. Амирасланов, Е.В. Сергеев, К.А. Бузаверов, Д.П. Куликова, А.В. Шелаев, А.В. Барышев, А.С. Бабурин, И.А. Родионов, А.В. Дорофеенко

  стр. 12 - 21

         Аннотация 

  Изучается планарная диэлектрическая структура вида кварцевая подложка / тонкий слой триоксида вольфрама / решётка кварцевых полосок / сверхтонкая плёнка палладия. Результаты измерений оптического спектра пропускания сравниваются с расчётными результатами. Согласие с экспериментальными данными достигается путём корректировки геометрии структуры, а также посредством учёта в модели объёмного поглощения и поверхностного рассеяния на шероховатостях структуры, моделируемых потерями в слое триоксида вольфрама и добавкой к мнимой части диэлектрической проницаемости палладия, пропорциональной третьей степени частоты (поверхностным поглощением) соответственно. Как экспериментальный, так и расчётный спектры были аппроксимированы при помощи суперпозиции полиномиального фона и двух резонансов Лоренца. В качестве критерия соответствия модели измеренным данным рассматривалось равенство параметров аппроксимационных функций, наиболее принципиальными из которых являются ширина, глубина и положение резонансных пиков, а также средний уровень нерезонансной части спектра.Достигнуто совпадение большинства параметров с погрешностью, не превышающей 10 %. Более того, представлен поэтапный разбор влияния различных факторов на вид спектра коэффициента пропускания, конкретные особенности спектра сопоставлены тем изменениям численной модели, которые приводят к их появлению.

Ключевые слова: оптическая характеризация, спектр пропускания, планарная оптическая структура, дифракционная решётка, рассеяние оптической поверхностью

Retrieving parameters of functional structure for optical sensor
D.K. Vysokikh, A.S. Amiraslanov, E.V. Sergeev, K.A. Buzaverov, D.P. Kulikova, A.V. Shelaev, A.V. Baryshev, A.S. Baburin, I.A. Rodionov, A.V. Dorofeenko

        Abstract 

 We examine a planar dielectric lattice consisting of the quartz substrate / thin layer of tungsten trioxide / lattice of quartz strips / ultrathin palladium film. The measurement results of the optical transmission spectrum are compared with the calculated results. Agreement with the experimental data is achieved by adjusting the geometry of the structure, as well as adding bulk absorption and surface scattering on the roughness of the structure, modeled by losses in the tungsten trioxide layer and addition to the imaginary part of the dielectric constant of palladium proportional to the frequency third power (surface absorption), respectively. Both the experimental and calculated spectra were approximated using a superposition of the polynomial background and two Lorentz resonances. The equality of the parameters of the approximation functions, the most important of which are the width, depth and position of the resonant peaks, as well as the average level of the non-resonant part of the spectrum, was considered as a criterion for matching the model to the measured data. Most parameters match with an accuracy exceeding 10 %. Moreover, a step-by-step analysis of various factors affecting the type of transmission coefficient spectrum is carried out, the specific features of the spectrum are compared with the changes in the numerical model that lead to their appearance..

Keywords:optical characterization, transmittance spectrum, planar optical structure, diffraction grating, scattering by the optical surface