自旋极化电流驱动下磁化强度的新状态形成机制研究

In terms of Darboux transformation, Hirota method, stability analysis，and RKMK-Lie group numerical method we will investigate investigate the novel magnetic breathers and rougue waves in Fermi ferromagnetic system. The main contents are as follows. Firstly, we will get the novel magnetic breathers and rogue waves in ferromagnet and clarify its formation and dynamic mechanism. Secondly, with the proper initial magnetic states we will numerical obtain the excited rogue waves with the high magnon density, which can propaget in space for a long time. At last, we will clarify the the nonlinear dynamics of the excited magnetic states including magentic soliton, interaction of spin wave and soliton, breathers, and rogue waves. Its perperties can be analized with the above exact solutions in isotropic case. Also, we will investigate the current controlled mechanism of rogue waves.

本项目拟采用达布变换、Hirota方法、稳定性分析和RKMK-李群数值模拟方法，从解析和数值模拟两方面研究铁化强度的新状态：呼吸子和磁怪波。主要内容包括：1) 得到费米铁磁系统的解析怪波解，详细解析磁怪波和呼吸子的形成机制和和演化特性。2) 设定合理的初始磁化强度态和演化机制，运用数值模拟方法实现长时间在空间演化的高磁振子密度的激发怪波，并以此为基础探索自旋极化电流驱动下该激发态的演化特性。3) 分析探索自旋轨道耦合矩驱动下各向异性铁磁系统中各类激发态的动力学，包括磁孤子、自旋波与孤子相互作用，呼吸子和磁怪波，并与前面的基础怪波解比较，分析自旋极化电流诱导的怪波特性。

基于现代社会对信息存储和读取提出了越来越高的要求，各种铁磁材料中磁化强度运动备受关注。本项目主要研究磁化强度的新状态：呼吸子、磁怪波，磁孤子和畴壁的非线性动力学。项目研究期内，成果总体情况为：(1) 基于线性稳定性分析的方法探究自旋波的不稳定条件，首度明确了不稳定区域就是磁振子介导的自旋转移力矩(magnon-mediated spin torques)发生作用的区域，确定了不稳定区域与Akhmediev呼吸子、Kuznetsov-Ma呼吸子和磁怪波之间的关系。(2) 利用拟设方法给出了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用下铁磁线的多类型解析孤子解，并对孤子形成区域给出相图，讨论了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对孤子能量的影响。(3) 详细探索了自旋轨道力矩对畴壁的影响以及Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对新激发态的影响。(4) 重点讨论了对于激发的自旋波阻尼的作用，单轴反铁磁体的稳态和动态，得到了稳定进动的阈值、频率和振幅。(5) 还对双分量耦合非线性薛定谔方程对称和非对称怪波，双色光学晶格中自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚中的能隙孤子等其他非线性问题进行了研究。本项目研究结果丰富了磁化强度组态的研究，保持了与国际研究同步。