Lag en sak for femto-phono-magnetisme i ultraraske tider

Magnetisk materiale kan reguleres av ultraraske laserpulser innen ferromagnetisme. I en ny rapport som nå er publisert i Vitenskapens fremskrittSangeeta Sharma og et team av forskere ved Max-Planck Institute i Tyskland utviklet en kraftig ny metode for å lette magnetisk orden på ultraraske tider ved å koble fononeksitasjoner av kjernene til å spinne og lade for å skape femto-fono-magnetisme.

Teamet brukte state-of-the-art teoretiske simuleringer av koblede snurre rundt, ladnings- og gitterdynamikk for å identifisere ikke-adiabatiske spin-fonon-koblede modeller, som dominerte den tidlige spinndynamikken. Funnene viste hvordan fysikere og materialforskere kan selektivt eksitere kjernesystemet for å regulere femtosekunds spinndynamikken i materialer.

Lagre informasjon via femto-phono-magnetisme

Informasjon kan lagres og behandles med en hastighet som bestemmes av grunnleggende tidsskalaer ytre felt kan påvirke materie. Forskere har bestemt den raskeste slike ruten ved å samhandle materie med det elektromagnetiske lysfeltet, der ultraraske lasere kan regulere magnetisk rekkefølge som en nøkkelrute for å bestemme mikroskopisk rekkefølge. Denne prosessen kan skje via en rekke metoder enten via spinnoverføring mellom magnetiske undergitter eller ved regulering spinn-bane kobling. Av alle prosesser fungerer gitteret som et energi- og momentumreservoar som beholder avmagnetisert vinkelmomentum.

I dette arbeidet tok teamet opp rollen som gitterfononeksitasjon spiller i dynamikken til magnetisk orden på ultraraske tidsskalaer. De brukte jernplatina (FePt) under studien for å vise hvordan selektiv gittereksitasjon før påføring av laserpuls resulterte i betydelig forbedret demagnetisering. Imidlertid observerte de ikke en merkbar endring i det magnetiske momentet i fravær av laserpulsen.

Elektronfononkobling og femto-fono-magnetisme

Sharma og kolleger regulerte spinndynamikken via utvalgte fononmoduser, og observerte fononspektra og elektron-fononkobling for jernplatinaprøvene. De brukte et dobbeltpumpeoppsett der fononene var forhåndsbegeistret, deretter inkluderte de en optisk laserpumpe for å regulere spinn i nærvær av de begeistrede fononmodusene. Teamet observerte spinndynamikken til jernplatina under påvirkning av en pumpepuls, i nærvær av to sterkt koblede fononmoduser. Platinamodusen i flyet hadde en betydelig effekt på spinndynamikken.

Resultatene fremhevet evnen til å pre-excitere kjernefysisk dynamikk for å påvirke ultrarask demagnetisering for raskere spinnregulering. Videre, mens stor elektronfononkobling er nyttig som en veiledning, resulterte det ikke i stor spin-fononkobling. Forskerne utforsket begrunnelsen bak forbedret demagnetisering som følge av ikke-diabatisk koblet spin-nukleær dynamikk; dvs. hvor kjernefysisk bevegelse ble påvirket av mer enn én elektronisk tilstand.

De bemerket en strøm av spinnstrøm fra jern til platinaatomer for generering av terahertz – en strålingseffekt av avgjørende betydning, som de har til hensikt å utforske i fremtiden. Forskerne forventer også å studere lysutslipp som følge av fonomagnetisme. Nøkkelresultatene av dette arbeidet viste hvordan minoritetsspinnstrømmen mellom undergitter regulerte fysikken til spin-fononkobling.

Outlook

På denne måten demonstrerte Sangeeta Sharma og medarbeidere en multikomponentmagnet for informasjonslagring via femto-fono-magnetisme. I denne studien fungerte de nukleære frihetsgradene ikke bare som en energisenk for pumpede spinn, men la også til rette for forbedret spinn-dynamikk på femtosekunders tidsskalaer. Teamet utforsket naturen til spin-fonon kobling og de mikroskopiske mekanismene som ligger til grunn for effekten for forbedret demagnetisering.

Resultatene vil lette en rute mot spinnregulering via koherente fononer med liten amplitude i multikomponent metallmagneter. Forskerne forventer at fremtidige studier vil undersøke effekten av slike strømmer på lysutslipp, der resultatene vil gi en ny mekanisme for å regulere magnetisk rekkefølge på femtosekunders tidsskalaer, for utbredt bruk i fysikk av kondensert materie.

---

---

© 2022 Science X Network