Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
13 results
Search Results
Item Asymptotic Theory for Directed Transport of Suspended Ferromagnetic Nanoparticles(Sumy State University, 2025) Денисов, Станіслав Іванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Москаленко, Максим Михайлович; Moskalenko, Maksym Mykhailovych; Лютий, Антон Тарасович; Liutyi, Anton Tarasovych; Бистрик, Юрій Сергійович; Bystryk, Yurii SerhiiovychЗавдяки своїм важливим фізичним властивостям феромагнітні наночастинки мають дуже широке застосування. Особливо цікавим є використання феромагнітних наночастинок для створення спрямованого транспорту речовин. Цей вид транспорту є різновидом так званих броунівських моторів, пов’язаних з існуванням ефекту храповика в незміщених нерівноважних системах. Даний ефект забезпечує появу сталого транспорту в досліджуваній системі, відіграє значну роль у різних областях складних магнітних систем і матеріалів, а також є основою для різноманітних застосувань наночастинок – від техніки до медицини. Декілька різних фізичних принципів сприяють виникненню спрямованого транспорту феромагнітних наночастинок за умови, що частинки здійснюють не тільки поступальний, але й обертальний рух. Імовірно, найзручнішим і найгнучкішим способом генерації такого спрямованого транспорту є використання спеціальної комбінації зовнішніх магнітних полів. У попередніх дослідженнях ми запропонували використовувати ефективний механізм спрямованого детермінованого транспорту однодоменних феромагнітних наночастинок у розрідженій суспензії, що виникає внаслідок спільної дії гармонійно осцилюючого градієнтного магнітного поля за наявності незалежного від часу однорідного магнітного поля. У цій роботі ми продовжуємо зазначене дослідження і розвиваємо асимптотичну теорію дрейфу феромагнітних наночастинок. Наш підхід базується на наборі диференціальних рівнянь першого порядку для моделі жорсткого диполя феромагнітних наночастинок, які описують часові залежності координати частинки та кута намагніченості. Розв’язано систему базових рівнянь, що описують обертальний та поступальний рухи наночастинок, які знаходяться в околі початку координат і знайдено їх асимптотичну поведінку. Наближений розв’язок отримано і в другому граничному випадку, коли частинки знаходяться далеко від початку координат. Використовуючи узгоджений асимптотичний аналіз, визначено часові залежності координати частинки і її середньої швидкості, які якісно узгоджуються з чисельними результатами.Item Numerical Analysis of the Nanoparticle Dynamics in a Viscous Liquid: Deterministic Approach(Sumy State University, 2021) Denisov, S.I.; Moskalenko, M.M.; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Baryba, M.Yu.Чисельно вивчається механічна динаміка однодоменних феромагнітних наночастинок у в'язкій рідині, яка індукується сумісною дією градієнтного магнітного поля, що змінюється у часі за гармонічним законом, та однорідного магнітного поля, що має перпендикулярну та паралельну до напрямку градієнтного поля компоненти. Використовуючи наближення невзаємодіючих жорстких диполів, у відповідності з яким вектор намагніченості частинки вважається ‘вмороженим’ в її тіло, та нехтуючи інерційними ефектами, узагальнено систему двох диференційних рівнянь для кута намагніченості та координати наночастинки, що описують її обертальний та трансляційний рухи у цьому випадку. Отриману систему рівнянь розв'язано чисельно для широкого кола параметрів задачі та проведено порівняльний аналіз динаміки наночастинок в залежності від величини паралельної компоненти однорідного магнітного поля. Встановлено, зокрема, що обертальний та трансляційний рухи наночастинок є суто періодичними, якщо перпендикулярна компонента однорідного магнітного поля відсутня. Якщо ж ця компонента присутня, тоді динаміка наночастинок стає неперіодичною і з'являється їх дрейфовий рух (спрямований транспорт). Шляхом аналізу часових залежностей кута намагніченості та координати наночастинок на коротко та довгострокових часових інтервалах встановлено, що зростання величини паралельної компоненти суттєво зменшує як переміщення частинок за фіксований час, так і їх середню швидкість на кожному періоді градієнтного магнітного поля.Item Dynamics of Suspended Nanoparticles in a Time-varying Gradient Magnetic Field: Analytical Results(Sumy State University, 2020) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Liutyi, A.T.Теоретично вивчається детерміністична динаміка однодоменних феромагнітних наночастинок у розбавлених ферорідинах, що знаходяться під впливом періодичного у часі градієнтного магнітного поля. Використовуючи рівняння балансу сил та моментів виведено систему двох диференційних рівнянь першого порядку, що описують трансляційний та обертальний рухи таких частинок у випадку малих чисел Рейнольдса. Оскільки градієнтне магнітне поле генерує як трансляційний, так і обертальний рухи частинок, ці рухи пов’язані між собою. Цей факт продемонстровано шляхом отримання за допомогою знайденої системи рівнянь співвідношень, що виражають положення частинки через кут її орієнтації, і навпаки. Отримані співвідношення використані, щоб показати, що розв’язок базової системи рівнянь є періодичним у часі, і щоб знайти інтервали, в яких відбуваються осциляції положення та кута орієнтації частинок. Крім цього, знайдено наближений розв’язок даної системи рівнянь у випадку, коли характерна частота коливань частинок мала. Встановлено, що в цьому випадку всі частинки здійснюють малі коливання поблизу початкових положень. В той же час, малі коливання кута орієнтації відносно початкового кута відбуваються лише для частинок, що знаходяться поблизу початку координат, де градієнтне магнітне поле мале. Обговорюється також можливе використання отриманих результатів в біомедицині та процесах сепарації наночастинок.Item Forced Precession of a Ferromagnetic Nanoparticle with a Finite Anisotropy Suspended in a Liquid: Nonlinear Aspects(Sumy State University, 2019) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Рева, Владислав Валерійович; Рева, Владислав Валериевич; Reva, Vladyslav Valeriiovych; Petrenko, N.S.; Pavlyuk, M.O.Зв'язок між механічним обертанням та внутрішньою магнітною динамікою наночастинки є важливим аспектом мікроскопічного опису поведінки фероріднини, що взаємодіє із зовнішнім полем. В нашій роботі на основі класичних рівнянь чисельно описаний детермінований випадок вимушеної сумісної прецесії. Основною метою роботи є вичерпний опис усталених режимів прецесії, які генеруються обертовим зовнішнім полем. Крім відомої однорідної прецесії, було виявлено та описано кілька нелінійних режимів. Один з них – це неоднорідна прецесія, яка була описана раніше для випадку знерухомленої наночастинки, коли частинка розглядалась як закріплена у твердій матриці, і для випадку жорсткого диполя, коли намагніченість наночастинки розглядалась як зафіксована в кристалічній решітці завдяки великій анізотропії. Скінченна анізотропія дає додаткову ступінь свободи, що призводить до виникнення хаотичного режиму та ще одного детермінованого режиму, для якого характерні коливання, що виконуються синхронно із зовнішнім полем. Глибоке розуміння характеру руху дозволяє контролювати процес нагріву під час гіпертермії – метод терапії ракових пухлин. Зокрема, тепер зрозуміло чому навіть незначна підстройка частоти поля може призвести до нелінійного зростання швидкості нагріву.Item Прецессия ферромагнитной наночастицы с конечной анизотропией в вязкой жидкости(Сумський державний університет, 2016) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Lyutyy, Taras Volodymyrovych; Гришко, Олександр Миколайович; Гришко, Александр Николаевич; Hryshko, Oleksandr Mykolaiovych; Ковнер, А.А.; Денисова, Олена Станіславівна; Денисова, Елена Станиславовна; Denysova, Olena StanislavivnaВ роботі за допомогою класичного підходу описується магнітна динаміка і механічне обертання навколо центру мас одноосьової феромагнітної наночастинки, зваженої у в'язкій рідині. Зокрема, розглядається синхронне обертання векторів магнітного моменту і орта, пов'язаного з віссю легкого намагнічування разом з циркулярно-поляризованим зовнішнім магнітним полем. Особливість такого режиму для даної системи полягає в тому, що як магнітний момент, так і вісь легкого намагнічування не будуть лежати в площині поляризації поля. Даний факт пояснюється наявністю ефективного постійного поля, перпендикулярного до площини поляризації. Одержані результати дозволяють проводити більш реалістичні оцінки потужності втрат зовнішнього поля, що взаємодіє з феромагнітної рідиною.Item Періодична магнітна динаміка наночастинки, збуджуваної зовнішнім полем і спін-поляризованим струмом(Сумський державний університет, 2018) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Lyutyy, Taras Volodymyrovych; Крекшин, Денис Михайлович; Крекшина, Денис Михайлович; Krekshyn, Denys MykhailovychНа базі рівняння Ландау-Ліфшиця-Гільберта зі струмовим членом у формі Слончевського-Берже розглянута магнітна динаміка однорідної наночастинки, яка знаходиться під дією періодичних зовнішніх полів, а також постійного та періодичного спін-поляризованого струму. Аналітично описуються три режими усталеного руху магнітного моменту. Зокрема, для режиму прецесії записується алгебраїчні рівняння, розв’язком яких є значення кутів прецесії та відставання для магнітного моменту. Для режиму синхронних коливань, який характерний для випадку малої анізотропії та періодичної зовнішньої дії, встановлюються залежності амплітуд від параметрів системи. Нарешті, для режиму малих коливань під дією змінного спінполяризованого струму знаходяться вирази для частотної залежності амплітуди коливань. Отримані результати дозволяють краще зрозуміти механізми перемикання намагніченості під дією змінного поля та спін-поляризованого струму, підібрати оптимальні параметри зовнішніх впливів для швидкого та надійного процесу запису інформації в цифрових пристроях.Item Вклад магнитного поля вихревых токов в параметр затухания Гильберта(Сумской государственный университет, 2014) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Бабич, Ганна Валеріївна; Бабич, Анна Валерьевна; Babych, Hanna Valeriivna; Педченко, Б.А.Вивчається роль магнітного поля вихрових струмів, що індукуються в провідних однодоменних частинках сферичної форми, в динаміці намагніченості. Для опису динамічної поведінки намагніче- ності та електромагнітного поля, яке генерується змінною у часі намагніченістю, використовується зв’язана система рівнянь Ландау-Ліфшиця-Гільберта (ЛЛГ) і Максвелла. Вважаючи, що напрямок намагніченості довільно змінюється з часом, знайдено розв’язок рівнянь Максвелла у квазістаціонар- ному наближенні та розраховано середнє (за об’ємом частинки) магнітне поле вихрових струмів. Розг- лядаючи це поле як додатковий вклад в ефективне магнітне поле, що діє на магнітний момент части- нки, отримано рівняння ЛЛГ, в якому вплив вихрових струмів повністю враховується шляхом вве- дення додаткового параметра загасання Гільберта електродинамічного походження. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35992Item Simulation of Ferrofluids in Confined Domains(Сумський державний університет, 2012) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Поляков, Олександр Юрійович; Поляков, Александр Юрьевич; Poliakov, Oleksandr Yuriiovych; Reva, V.V.The equilibrium properties of ferromagnetic fluids are investigated using the method of molecular dynamics and techniques for parallel computing with graphics processing units. In particular, the magnetization curve and the magnetic susceptibility of such medium are studied. The influence of vessel’s shape, external fields applied in orthogonal directions, the volume fraction of particles, and the properties of the surfactant coating, which provides repulsion, are discussed. It is shown that properties of the system are determined by the nature of particles clustering, arising from the dipole interaction. It is established that internal parameters of the liquid carrier, thermal and dimensional effects determine the equilibrium properties of ferrofluids through the effects on its internal structure. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30290Item Lifetime of the Precession Mode of a Nanoparticle Magnetic Moment in a Rotating Magnetic Field(Суми: СумДУ, 2011) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Поляков, Олександр Юрійович; Поляков, Александр Юрьевич; Polyakov, Oleksander Yuriiovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav IvanovychThe influence of the rotating magnetic field on the thermal stability of the precession modes of the nanoparticle magnetic moment is studied analytically and numerically. The analytical results are obtained within the Fokker-Planck formalism, while the numerical ones are determined by the simulation of the stochastic Landau-Lifshitz equation. We numerically calculated the lifetime for both uniform and nonuniform precession modes, derived the expression for this time in the case of small amplitudes of the rotating field, and investigated in detail its frequency dependence. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20270Item Стохастическая динамика намагниченности наночастицы в циркулярно-поляризованном магнитном поле(Издательство СумГУ, 2010) Поляков, Олександр Юрійович; Поляков, Александр Юрьевич; Poliakov, Oleksandr Yuriiovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych