ROUČKA, V. Šíření spinových vln ve strukturách s lokálně modifikovanou magnetickou anizotropií [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.

Posudek vedoucího

Urbánek, Michal

Diplomová práce pana Václava Roučky se zabývá problematikou zatáčení spinových vln. Pan Václav Roučka navrhl nový přístup k šíření spinových vln v zahnutých vlnovodech, tento přístup ověřil pomocí mikromagnetických simulací a dále provedl pilotní experimenty za pomoci mikroskopie Brillouinova rozptylu světla na dvou magnetických systémech s lokálně kontrolovanou magnetickou anizotropií. Diplomant v průběhu řešení diplomového projektu projevil mimořádné schopnosti a samostatnost a to jak při řešení teoretické, tak i experimentální části jeho práce. Rovněž samotný text diplomové práce je prezentován velmi čtivou formou a výsledky v práci prezentované jsou velkým přínosem pro základní i aplikovaný výzkum v oblasti materiálových věd, magnetismu a magnoniky. S potěšením konstatuji, že všechny cíle diplomové práce byly splněny, diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A.

Posudek oponenta

Flajšman, Lukáš

Václav Roučka se ve své práci soustředěné na magnoniku zabývá teoretickou a experimentální realizací základního prvku jakéhokoliv integrovaného obvodu – zahnutého vlnovodu. I když je obor magnoniky především ve vlastní komunitě mnoho let vyzdvihován jako potenciální kandidát na budoucí logické obvody s nízkou spotřebou elektrické energie, tak takto základní prvek ještě není zdaleka uspokojivě realizován. Předkládaná práce se tedy věnuje nadmíru aktuálnímu tématu. Ve velice dobře pedagogicky formulovaném textu je v dobré detailu čtenář uveden do základů mikromagnetismu (kapitola 1) a následně do fyziky spinových vln. Zde vyzdvihuji především fakt, že každý jednotlivý prvek z teoretické části práce student v textu používá a vše je v detailu propojeno s experimentální částí. V textu tedy není žádná informace „navíc“ a lze navíc vidět hluboké pochopení předkládaných výrazů. V závěru této úvodní kapitoly je předložen princip analýzy lomu spinových vln na rozhraní na základě iso-frekvenčních ploch. Je taktéž provedena rešerše relevantní literatury, kde student prezentuje a komentuje několik přístupů a studií věnujících se tomuto tématu. Ve druhé kapitole student v poměrně rychlém sledu shrnuje základní experimentální a výpočetní techniky využité při řešení diplomové práce. Míra zhuštění informací nepůsobí násilně a je adekvátní, neboť dostačuje k dalšímu porozumění textu a neodvádí čtenáře od hlavního poselství předkládaného textu – šíření spinových vln v prostředí prostorově modulované anizotropie. Kapitola 3 je již experimentální a věnuje se úvodu do materiálového systému metastabilního železa na Cu(100). V úvodu jsou relevantní vlastnosti tohoto materiálového systému uvedeny ve formě odkazů na předchozí studie s tím, že jsou často proloženy vlastními výsledky, které kvalitou a svojí prezentací často předchozí studie převyšují (například analýza ve Fig. 3.5). Je zřejmé, že student velice dobře pochopil poměrně komplexní materiálový systém a byl schopen na něm provést řadu experimentů, které jsou originální a přispívají k pochopení fyziky tohoto systému. V kapitole čtvrté přechází k jinému systému, kde je lokální anizotropie řízena pomocí modulace povrchu substrátu. V úvodu prezentuje teoretický vhled do formování anizotropie v tomto systému a na základě numerických simulací a úvah stavěných na uvedené analytické teorii, dochází k velmi zajímavým závěrům poukazující na rozdílnost tohoto druhu anizotropie od konvenční magnetokrystalické anizotropie. Kapitola pátá navazuje na kapitolu třetí, neb sleduje lom spinových vln na rozhraních dvou domén s rozdílným směrem anizotropie zformovaných danou strategií zápisu magnetické struktury do metastabilního železa. Experimentálně dosáhl lomu spinových vln mezi různými rozhraními a výsledky vždy podpořil na základě rozboru disperze spinových vln v obou prostředích. V jednom případě přikládá i numerický výpočet šíření, který se velice dobře shoduje s analytickou predikcí. I když se může zdát, že dosažené výsledky nejsou aplikačně zajímavé, tak právě teoretický vhled napomáhá pochopení, proč tomu tak je, a tímto je samotná kapitola velice hodnotná. Poslední kapitola navazuje na kapitolu čtvrtou. V prvním kroku předkládá numerickou a analytickou studii dvou přístupů, jak lokálně modifikovat anizotropii tak, aby došlo k navázání módu i v regionu za zatáčkou. Je prokázáno, že jednoduchý přístup využívající čistě Damon-Eshbachova módu nemůže fungovat, neboť dojde k přílišnému přetočení grupové rychlosti a následné kolizi s okrajem struktury. Na základě argumentů plynoucích ze studie analyticky získané disperze je navrhnut unikátní přístup se skloněnou primární vlnoplochou, což umožňuje dodržet stejnou velikost propagačního vektoru i v regionu za zatáčkou. To dokládají i prezentované simulace, kde lze vidět velice pěknou propagaci vlny i za zatáčku. V experimentální části jsou v první řadě ověřeny poznatky týkající se „jednoduchého“ přístupu. Výsledky velice dobře kopírují teoretický model. V další části student realizuje jím navrhnutý přístup, který ovšem pro svoji komplexnost nefunguje zcela dle očekávání. Poměrně diskrétní frekvenční spektrum ve Fig. 6.9(d) naznačuje tvorbu doménové struktury, což je v textu také komentováno. Práce působí velice uceleně a odborně. Teoretický vhled i výsledky jsou prezentovány velice umě v líbivé formě a lze dobře sledovat logiku jednotlivých kroků. Určitou nelogičnost spatřuji v uspořádání kapitol, kde kapitola pátá navazuje na třetí a šestá na čtvrtou. K čemuž nespatřuji zjevný důvod. Tímto dochází například k tomu, že mechanismus excitace pomocí mikrovlnné antény je zaveden v kapitole čtvrté, i přesto, že je již využit v kapitole třetí. Nicméně až na tuto drobnost je vše velice dobře navzájem propojeno. Jazyk práce je na velmi vysoké úrovni a až na minimální množství překlepů a opomenutých slov není na textu cítit, že byl dopisován ve spěchu. Výsledky v práci získané jsou velice aktuální a například systém zatáčky, kde je ke stabilizaci šíření spinových vln za zatáčku využito lokální modulace povrchu substrátu, poráží dříve prezentované přístupy, které využívají aktivní modifikaci lokální disperze (el. proudem, laserovou stopou, …), ve své jednoduchosti a inherentní pasivnosti daného přístupu. Student se také v poměrně krátké době seznámil s mnoha experimentálními technikami a na základě prezentovaných výsledků lze usoudit, že je velice dobře pojmul za své a byl schopen je využít k dosažení nových a velice zajímavých výsledků. Student v práci prokazuje velice dobrou vědeckou vyspělost, neb je schopen projít celý proces od výroby až po charakterizaci a modelování vlastností magnonických prvků. Práci hodnotím velmi kladně a doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením A.

eVSKP id 132953