Magneto-optical study of the dynamic properties of magnetic nanostructures and nanostructured metamaterials

Magnonika je novým odvětvím výzkumu, který se zabývá fyzikou spinových vln. Magnonika jako vědní obor nabízí nové možnosti například v nediskrétních výpočtech na základě vlnového charakteru spinových vln. Při výrobě magnonických prvků klasickými metodami není možné příliš měnit charakter materiálů, ze kterých jsou jednotlivé prvky vyrobeny. Tento fakt silně omezuje univerzálnost vyrobených struktur. Cílem této práce je aplikovat nový typ materiálu do oboru magnoniky. Specifikum daného materiálu je možnost zápisu magnetických struktur pomocí iontového svazku. Ukazuje se, že tyto struktury mají velice zajímavé magnetické vlastnosti, které lze velice přesně řídit právě strategií ozařování iontovým svazkem. Na základě fázově rozlišené Brillouinovy spektroskopie jsme získali disperzní relaci spinových vln v tomto systému a tím i důležité parametry systému. Pozorování podkládáme mikromagnetickými simulacemi a analytickými modely. Vlastnosti systému pro magnonické aplikace prezentujeme na třech prototypických sadách struktur, které nelze vyrobit pomocí klasických materiálů.The magnonics is the novel research topic in magnetism concerned with the physics of spin waves. The magnonics has the potential to introduce novel devices for wave-based computing with low power consumption. During the fabrication process of the magnonic devices using common materials and fabrication techniques, we are left only with a minimum means of how to alter the inherent properties of the magnetic materials. This highly limits the usability or versatility of the structures. This work introduces a novel material to the magnonics. The unique and highly deterministic properties of the structures prepared by focused ion beam direct writing into the metastable iron layer are presented and partially exploited in a set of prototypical structures prepared in the system. The important parameters of the system are extracted from the measurement of the spin-wave dispersion by the means of the phase-resolved Brillouin light scattering method. The findings are supported by the micromagnetic simulations and by using the analytical models. Three sets of novel magnonic devices that exploit the unique properties of the system are presented and tested.