Академик
Устинов Владимир Васильевич
Владимир Васильевич Устинов родился 9 сентября 1949 года в Нижнем Тагиле в рабочей семье. Отец — Устинов Василий Константинович и мать — Любовь Калистратовна трудились на Ново-Тагильском металлургическом заводе — одном из крупнейших металлургических комплексов СССР.
В 1956-1966 гг. учился в средней школе в Нижнем Тагиле, которую окончил с серебряной медалью. Высшее образование получил в Свердловске (ныне — Екатеринбург), где в 1966 году поступил на физический факультет Уральского государственного университета. Окончил его в 1971 году, получив диплом с отличием по специальности «физика».
Научная биография В.В. Устинова началась в 1971 году, когда он после окончания университета поступил в аспирантуру Института физики металлов Уральского научного центра Академии наук СССР (ныне — Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук). С 1974 года В.В. Устинов — младший научный сотрудник ИФМ УНЦ АН СССР. В 1975 году защитил кандидатскую диссертацию: «Влияние поверхностного рассеяния электронов проводимости на электромагнитные свойства металлов». В 1979 году избран по конкурсу на должность старшего научного сотрудника, а в 1982 году ему присвоено ученое звание старшего научного сотрудника. В 1986 году защитил докторскую диссертацию «Поверхностные эффекты в кинетике и спиновой динамике электронов проводимости в металлах». С этого же времени — заведующий лабораторией электрических явлений Института физики металлов. В 1987 году был утвержден в должности заместителя директора института по научной работе. В 1992 году получил ученое звание профессора.
В 1997 году избран членом-корреспондентом РАН по Отделению общей физики и астрономии, в 2008 году — действительным членом РАН по Отделению нанотехнологий и информационных технологий.
В 1998-2018 гг. — в течение 20 лет — директор Института физики металлов Уральского отделения РАН — крупнейшего на Урале академического института — флагмана Российской науки в области физического материаловедения. В настоящее время В.В. Устинов — научный руководитель этого института.
В.В. Устинов — выдающийся советский и российский ученый-физик, лидер отечественной научной школы по наноспинтронике. Разработав теоретические основы поверхностных и размерных эффектов в спиновых транспортных явлениях в металлах, обеспечил становление и успешное развитие в России новой перспективной области физической кинетики — спинтроники металлических наноструктур. Он автор более 400 научных работ и 4 патентов. Индекс Хирша — 25, цитируемость — более 3800. В.В. Устинов является руководителем ведущей научной школы — неоднократным победителем ежегодных конкурсов (с 2000 по 2014 год) на право получения грантов Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ России.
Основное направление его научной деятельности — изучение поверхностных и размерных эффектов в кинетике и спиновой динамике электронов проводимости в металлах и металлических магнитных наноструктурах. В.В. Устинов внес основополагающий вклад в разработку фундаментальных основ квантовой кинетики электронов проводимости в приповерхностных слоях металлов. Созданная им теория, базирующаяся на оригинальной концепции вывода кинетических уравнений и граничных условий к ним для металлов с реальной поверхностью, обеспечила исследованиям поверхностных и размерных эффектов в металлах качественно новый уровень.
В работах В.В. Устинова решена задача описания многоканального отражения от поверхности металлического кристалла носителей заряда со сложным законом дисперсии, получены общие граничные условия, описывающие этот процесс, проанализировано поведение вероятностей поверхностных процессов переброса и выявлены особенности их проявления в высокочастотных свойствах металлов; обнаружен и исследован новый механизм проникновения электромагнитного поля в металл при низких температурах, имеющий квантовую природу и связанный с интерференцией падающих на поверхность металла и отраженных от нее электронов.
Работы В.В. Устинова по теории поверхностной магнитной релаксации электронов в металлах, содержащие последовательный квантово-механический вывод граничных условий для спиновой функции распределения и плотности намагниченности электронов, а также описание основных поверхностных механизмов переворота спина, включая рассеяние на неравновесной системе поверхностных магнитных примесей, составили фундамент для построения теории спинового резонанса электронов проводимости в металлических пленках. Эта теория применена им для целенаправленной постановки экспериментов по изучению поверхностной магнитной релаксации в многослойных металлических образцах.
Для деятельности В.В. Устинова характерна разносторонность научных интересов и тесная связь теоретических работ с экспериментальными исследованиями. Он успешно сочетает свободное владение математическим аппаратом теории твердого тела с детальным знанием низкотемпературного эксперимента, особенностей магнитных резонансных методов и современных сверхвысоковакуумных технологий получения наноструктур.
В.В. Устинов является инициатором постановки в Институте физики металлов УрО РАН работ по молекулярно-лучевой эпитаксии магнитных металлических наногетероструктур с гигантским магнитосопротивлением, признанных лидерскими в России в этой области спинтроники. Им и под его непосредственным руководством проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование свойств выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии многослойных металлических магнитных наноструктур, направленное на выяснение природы и механизмов формирования гигантских аномалий их магнитотранспортных свойств, а также на поиск новых эффектов, связанных с существованием специфического межслойного магнитного упорядочения и сильной спиновой зависимости процессов рассеяния носителей заряда.
Выращены высокосовершенные сверхрешетки с неколлинеарным межслойным упорядочением и показана принципиальная возможность управления величиной угла между векторами намагниченностей слоев, что может послужить основой атомного конструирования металлических мультислоев с заданными магнитными и магнитотранспортными свойствами. Разработана единая квазиклассическая теория эффекта гигантского магнитосопротивления в металлических сверхрешетках для случаев протекания электрического тока как в плоскости слоев, так и перпендикулярно плоскости сверхрешетки, построена теория высокочастотных (в том числе магниторезонансных и магнитоупругих) свойств металлических свеpхpешеток.
Синтезированы обладающие гигантским ступенчатым магнитосопротивлением многослойные металлические наногетероструктуры — многопозиционные спиновые клапаны, перспективные как материалы для логических устройств обработки информации. Созданы и защищены патентами РФ высокотехнологичные разработки: широкодиапазонные магнитные сенсоры на эффекте гигантского магнитосопротивления и спин-инжекционный мазер на электронах проводимости, работающий в терагерцовом диапазоне и перестраиваемый по частоте магнитным полем. Разработаны перспективные для спинтроники магнитные металлические сверхрешетки и наногетероструктуры типа «спиновый клапан» с гигантским магниторезистивным эффектом, по своим функциональным характеристикам превосходящие зарубежные аналоги. Предложен эффективный способ уменьшения магнитного гистерезиса в спиновых клапанах до величины менее десятой доли эрстеда при величине магнеторезистивного эффекта не менее 10 % и чувствительности не менее 0.1 %/Э. Созданные безгистерезисные спиновые клапаны могут быть использованы для разработки на их основе высокочувствительных аналоговых сенсоров магнитного поля, а также цифровых спинтронных устройств.
В последние годы В.В. Устиновым с учениками заложены фундаментальные основы для развития новейшей перспективной ветви наноспинтроники, получившей название «хиральная спин-орбитроника».
В.В. Устинов успешно сочетает активную научную работу с колоссальной по объему научно-организационной деятельностью: председатель Ученого совета института, председатель Диссертационного совета при ИФМ УрО РАН, заместитель председателя Объединенного ученого совета УрО РАН по физико-техническим наукам, член Президиума УрО РАН, член Научного совета РАН по физике конденсированных сред, член Комиссии по магнетизму Международного союза чистой и прикладной физики — IUPAP (1999-2005, 2010-2016).
В.В. Устинов участвовал в организации более 20 известных Международных научных конференций в качестве председателя или члена их организационных или программных комитетов. В 1994 году В.В. Устинов стал инициатором регулярного проведения в России крупной международной конференции по магнетизму под названием Евро-Азиатский симпозиум «Тенденции в магнетизме» — Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» — EASTMAG. Первый симпозиум был проведен под председательством В.В. Устинова в Екатеринбурге в 1994 году и с тех пор EASTMAG каждые три года с успехом проходит в крупных городах России.
В.В. Устинов — главный редактор (1998-2021) и председатель редакционного совета (с 2022) Российского академического журнала «Физика металлов и металловедение», член редакционной коллегии Международного научного журнала «Journal of Magnetism and Magnetic Materials» (1998-2009), член редколлегии журналов: «Нанотехнологии. Экология. Производство» (с 2009), «Письма о материалах» (с 2011), «Химическая физика и мезоскопия» (с 2018), «Журнал технической физики» (с 2023).
В.В. Устиновым подготовлены 5 докторов и 14 кандидатов физико-математических наук.
За большой вклад в развитие фундаментальных и прикладных исследований в области физики магнитных явлений и организацию академической науки на Урале В.В. Устинов удостоен в 2010 г. Золотой медали имени С.В. Вонсовского — высшей награды Уральского отделения РАН.
В 2011 г. В.В. Устинов был удостоен Премии имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук за цикл работ «Спиновые явления в полупроводниковых, металлических и магнитных наноструктурах» и Премии имени В.Н. Татищева и Г.В. де Геннина Администрации г. Екатеринбурга за разработку наноструктурированных магниточувствительных материалов и устройств промышленной автоматики на их основе.
В 2016 году он был награжден Медалью имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН за создание в Институте физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН ведущей научной школы и высокотехнологического комплекса для исследований по магнетизму и спинтронике металлических наноструктур.
В.В. Устинов удостоен государственных наград России: ордена Дружбы (2002) и ордена Почета (2010). Он награжден также Почетной грамотой РАН и профсоюза работников РАН (1999), Почетной грамотой Законодательного собрания Свердловской области (1999), Почетными грамотами Губернатора Свердловской области (1999, 2009), благодарственным письмом Президента РФ (2024).