Control electrónico ultrarrápido de anisotropía magnética mediante luz infrarroja media

(Panel superior) Imagen esquemática del control de contraste magnético bombeando dos fonones (azul) y 4 electrones (rojo). (Panel inferior) La dinámica de rotación medida después de que el bombeo MIR se ha ajustado en la transición electrónica 4f (rojo) muestra el inicio inmediato de la reorientación, mientras que el calentamiento ultrarrápido del sistema de fonones (azul) produce un retraso que refleja un tiempo de calentamiento térmico limitado. Crédito: Universidad de Tokio, Universidad de Konstanz, Universidad de Osaka

Una de las tareas más importantes de las tecnologías de la información modernas es controlar las direcciones de rotación de los imanes. Los discos duros modernos y el almacenamiento magnético a granel utilizados en los centros de datos requieren la magnetización de materiales sólidos para cambiar sus direcciones en nanosegundos, correspondientes a una frecuencia de GHz, o incluso a velocidades más altas. La demanda cada vez mayor de velocidad de escritura ha llevado a los investigadores a investigar intensamente las tecnologías ópticas utilizando pulsos de láser de femtosegundos.


Cuando el imán absorbe pulsos de láser muy cortos e intensos en el rango de longitud de onda del infrarrojo cercano, se produce un intercambio de energía complejo entre los sistemas electrónico, reticular y de espín, que modula la asimetría magnética. Comprender cómo dicha energía interna transferida entre subsistemas después de la fotoexcitación ultrarrápida conduce a un cambio en la anisotropía magnética es fundamental para implementar una grabación magnética eficiente y ultrarrápida, que excede el picosegundo o incluso el femtosegundo en el futuro.

En este trabajo, investigadores de la Universidad de Konstanz, la Universidad de Tokio y la Universidad de Osaka muestran que la excitación óptica de los grados de libertad de electrones y celosías en escalas de tiempo de femtosegundos conduce a evoluciones de tiempo completamente diferentes de anisotropía magnética en ferromagnetos débiles típicos de SM.0,7Él es0,3Feo3.

Esta ferrita de tierras raras exhibe una llamada transición de reorientación de espín (SRT) en la que se produce un cambio en la dirección de giro a una temperatura crítica. Al irradiar la muestra con un intenso pulso de láser de infrarrojo medio de femtosegundos sintonizado resonantemente a la frecuencia del fonón y al verificar la dinámica de espín ultrarrápida debido a la reorientación del espín, se encuentra que el SRT ocurre con un inicio tardío. Aquí, la conversión térmica relativamente lenta de la red cristalina limita la dinámica de espín. Por el contrario, tras la excitación de la transición de electrones 4f de tierras raras Sm3+ iones, se encontró que la dinámica del SRT comenzó de inmediato.

Este resultado indica que la anisotropía magnética se ve alterada por un cambio puramente electrónico sin una emisión excesiva de calor en el sistema de celosía. Los datos muestran que la velocidad de esta modulación de contraste ultrarrápida es de hasta un escala de tiempo Decenas de femtosegundos, mucho más rápido que la dinámica de giro en sí. Por lo tanto, el bombeo de electrones 4f puede permitir que la «activación» de la magnetización ultrarrápida se «dispare» en la espintrónica futura que opere por debajo de escalas de tiempo de picosegundos.

«El efecto del calentamiento de celosía ultrarrápido después de la fotoexcitación infrarroja se ha investigado exhaustivamente hasta ahora. Sin embargo, esta es la primera vez que estructura Las transiciones electrónicas en anisotropía magnética ultrarrápida se han distinguido claramente en Femto segundos Líneas de tiempo «, dicen los autores.

Dado que los compuestos de metales de transición que contienen elementos de tierras raras se encuentran entre los imanes más utilizados en el mundo moderno, se espera que el esquema presentado aquí allane el camino para una nueva ruta no térmica hacia Ultrarrápido Control de la dinámica de rotación en una clase importante de materiales.


La dinámica de la magnetización de los metales de tierras raras y el papel de la generación de magnones ultrarrápidos


más información:
Control ultrarrápido de la anisotropía magnética por excitación resonante de electrones y fonones 4f en Sm0,7Él es0,3Feo3, » mensajes de revisión física: doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.107401

Introducción de
Universidad de Osaka

La frase: Control electrónico ultrarrápido del contraste magnético mediante luz infrarroja media (1 de septiembre de 2021). Recuperado el 1 de septiembre de 2021 de https://phys.org/news/2021-09-ultrafast-electronic-magnetic-anisotropy-mid- infrared .html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Sin perjuicio de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, ninguna parte puede ser reproducida sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.

READ  Explica los muchos roles de la dopamina.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.