Факультет електроніки та інформаційних технологій (ЕлІТ)
Permanent URI for this communityhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20
Browse
32 results
Search Results
Item Directed transport of suspended ferromagnetic nanoparticles under both gradient and uniform magnetic fields(IOP Publishing, 2020) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Павлюк, Максим Олександрович; Павлюк, Максим Александрович; Pavliuk, Maksym OleksandrovychThe suspended ferromagnetic particles subjected to the gradient and uniform magnetic fields experience both the translational force generated by the field gradient and the rotational torque generated by the fields strengths. Although the uniform field does not contribute to the force, it nevertheless influences the translational motion of these particles. This occurs because the translational force depends on the direction of the particle magnetization, which in turn depends on the fields strengths. To study this influence, a minimal set of equations describing the coupled translational and rotational motions of nanosized ferromagnetic particles is introduced and solved in the low Reynolds number approximation. Trajectory analysis reveals that, depending on the initial positions of nanoparticles, there exist four regimes of their directed transport. The intervals of initial positions that correspond to different dynamical regimes are determined, their dependence on the uniform magnetic field is established, and strong impact of this field on the directed transport is demonstrated. The ability and efficiency of the uniform magnetic field to control the separation of suspended ferromagnetic nanoparticles is also discussed.Item Induced magnetization and power loss for a periodically driven system of ferromagnetic nanoparticles with randomly oriented easy axes(American Physical Society, 2016) Denysov, Stanislav Ivanovych; Денисов, Станислав Иванович; Денисов, Станіслав Іванович; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Lyutyy, Taras Volodymyrovych; Педченко, Богдан Олександрович; Педченко, Богдан Александрович; Pedchenko, Bohdan Oleksandrovych; Гришко, Олександр Миколайович; Гришко, Александр Николаевич; Hryshko, Oleksandr MykolaiovychWe study the effect of an elliptically polarized magnetic field on a system of non-interacting, single-domain ferromagnetic nanoparticles characterized by a uniform distribution of easy axis directions. Our main goal is to determine the average magnetization of this system and the power loss in it. In order to calculate these quantities analytically, we develop a general perturbation theory for the Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equation and find its steady-state solution for small magnetic field amplitudes. On this basis, we derive the second-order expressions for the average magnetization and power loss, investigate their dependence on the magnetic field frequency, and analyze the role of subharmonic resonances resulting from the nonlinear nature of the LLG equation. For arbitrary amplitudes, the frequency dependence of these quantities is obtained from the numerical solution of this equation. The impact of transitions between different regimes of regular and chaotic dynamics of magnetization, which can be induced in nanoparticles by changing the magnetic field frequency, is examined in detail.Item Temperature effects on drift of suspended single-domain particles induced by the Magnus force(American Physical Society, 2018) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denisov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Lyutyy, Taras Volodymyrovych; Рева, Владислав Валерійович; Рева, Владислав Валериевич; Reva, Vladyslav Valeriiovych; Єрмоленко, Андрій Сергійович; Ермоленко, Андрей Сергеевич; Yermolenko, Andrii SeriyovychWe study the temperature dependence of the drift velocity of single-domain ferromagnetic particles induced by the Magnus force in a dilute suspension. A set of stochastic equations describing the translational and rotational dynamics of particles is derived, and the particle drift velocity that depends on components of the average particle magnetization is introduced. The Fokker-Planck equation for the probability density of magnetization orientations is solved analytically in the limit of strong thermal fluctuations for both the planar rotor and general models. Using these solutions, we calculate the drift velocity and show that the out-of-plane fluctuations of magnetization, which are not accounted for in the planar rotor model, play an important role. In the general case of arbitrary fluctuations, we investigate the temperature dependence of the drift velocity by numerically simulating a set of effective stochastic differential equations for the magnetization dynamics.Item Minimal Set of Equations for Drift of Ferromagnetic Nanoparticles Induced by Magnetic Fields in Fluids(Sumy State University, 2018) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Kvasnina, O.V.; Yermolenko, A.S.Recently, it has been established that ferromagnetic nanoparticles subjected to a periodic force and a non-uniformly rotating magnetic field can drift in a viscous fluid due to the Magnus effect. Because the drift phenomenon is of interest for applications such as particle separation, in this work we present a minimal set of equations for describing this phenomenon when a periodic force is induced by a gradient magnetic field.Item Дрейф однодоменных наночастиц, индуцируемый силой Магнуса(Сумский государственный университет, 2016) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Павлюк, М.А.В данной работе численно изучается вынужденная динамика ферромагнитной наночастицы сферической формы в вязкой жидкости. Предполагается, что на частицу действует периодическая внешняя сила, вызывающая ее трансляционные колебания вдоль оси 𝑥, и периодическое магнитное поле, вызывающее ее колебательное вращение в плоскости 𝑥𝑦. Как результат такого движения, на частицу будет действовать и сила Магнуса.Item Динамические режимы магнитного момента наночастицы в линейно поляризованном поле(Сумский государственный университет, 2013) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav IvanovychВ данной работе путем численного решения уравнения Ландау-Лифшица изучается динамика магнитного момента одноосной наночастицы, находящейся в линейно поляризованном поле, ось поляризации которого перпендикулярна легкой оси. В рамках этого подхода установлено, что с изменением частоты и амплитуды поля происходит многократный переход от режимов регулярной динамики магнитного момента к режимам стохастической динамики и наоборот. При этом поведение магнитного момента как в регулярных, так и хаотических режимах может быть совершенно разным. В частности, период прецессии магнитного момента, оставаясь кратным периоду внешнего поля, может быть разным в разных регулярных режимах. Установлено также, что переходы между регулярными и хаотическими режимами сопровождаются скачкообразным изменением величины поглощаемой в этих режимах мощности.Item Вращение ферромагнитной наночастицы в жидкости под действием циркулярно поляризованного магнитного поля(Сумский государственный университет, 2013) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Бистрик, Юрій Сергійович; Быстрик, Юрий Сергеевич; Bystryk, Yurii Serhiiovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Тишенко, Д.С.Актуальность данной задачи связана в первую очередь с диссипацией энергии переменного поля за счет механического движения магнитной наночастицы в жидкости. Именно этот механизм преобразования энергии является доминирующим при нагревании жидкости со взвешенными в ней наночастицами в процессе гипертермии – нового перспективного метода терапии онкологических заболеваний.Item Динамика намагниченности в проводящих наночастицах с аномальным эффектом Холла(Сумский государственный университет, 2013) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Педченко, Б.А.В данной работе аналитически и численно изучаются особенности динамики намагниченности в однодоменных наночастицах с аномальным эффектом Холла. В этом случае нами аналитически решены уравнения Максвелла в квазистационарном приближении, получено эффективное уравнение ЛЛГ и разработана процедура численного решения системы уравнений ЛЛГ и Максвелла методом конечных разностей во временной области (FDTD).Item Rotational properties of ferromagnetic nanoparticles driven by a precessing magnetic field in a viscous fluid(American Physical Society, 2015) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Рева, Владіслав Валерійович; Рева, Владислав Валерьевич; Reva, Vladyslav Valeriiovych; Бистрик, Юрій Сергійович; Быстрик, Юрий Сергеевич; Bystryk, Yurii SerhiiovychWe study the deterministic and stochastic rotational dynamics of ferromagnetic nanoparticles in a precessing magnetic field. Our approach is based on the system of effective Langevin equations and on the corresponding Fokker-Planck equation. Two key characteristics of the rotational dynamics, namely the average angular frequency of precession of nanoparticles and their average magnetization, are of interest. Using the Langevin and Fokker-Planck equations, we calculate both analytically and numerically these characteristics in the deterministic and stochastic cases, determine their dependence on the model parameters, and analyze in detail the role of thermal fluctuations.Item Energy dissipation in single-domain ferromagnetic nanoparticles: Dynamical approach(American Physical Society, 2015) Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Peletskyi, A.Yu.; Binns, C.We study, both analytically and numerically, the phenomenon of energy dissipation in single-domain ferromagnetic nanoparticles driven by an alternating magnetic field. Our interest is focused on the power loss resulting from the Landau-Lifshitz-Gilbert equation, which describes the precessional motion of the nanoparticle magnetic moment. We determine the power loss as a function of the field amplitude and frequency and analyze its dependence on different regimes of forced precession induced by circularly and linearly polarized magnetic fields. The conditions to maximize the nanoparticle heating are also analyzed.