Εξαιρετικά γρήγορος ηλεκτρονικός έλεγχος της μαγνητικής ανισοτροπίας από το υπέρυθρο φως

(Επάνω πλαίσιο) Σχηματική εικόνα ελέγχου μαγνητικής αντίθεσης με άντληση δύο φωνονίων (μπλε) και 4 ηλεκτρονίων (κόκκινο). (Κάτω πάνελ) Η δυναμική περιστροφής που μετρήθηκε μετά την ρύθμιση της άντλησης MIR στην ηλεκτρονική μετάβαση 4f (κόκκινο) δείχνει άμεση έναρξη του επαναπροσανατολισμού, ενώ η υπερταχεία θέρμανση του συστήματος φωνονίων (μπλε) παράγει καθυστέρηση που αντανακλά περιορισμένο χρόνο θερμικής θέρμανσης. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Τόκιο, Πανεπιστήμιο Konstanz, Πανεπιστήμιο της Οσάκα

Ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα στις σύγχρονες τεχνολογίες πληροφοριών είναι ο έλεγχος των κατευθύνσεων περιστροφής στους μαγνήτες. Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι και η μαζική μαγνητική αποθήκευση που χρησιμοποιούνται στα κέντρα δεδομένων απαιτούν τη μαγνήτιση των στερεών υλικών για να αλλάξουν οι κατευθύνσεις τους σε νανοδευτερόλεπτα, που αντιστοιχούν σε συχνότητα GHz ή ακόμη υψηλότερες ταχύτητες. Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για ταχύτητα πληκτρολόγησης έχει ωθήσει τους ερευνητές να διερευνήσουν εντατικά τις οπτικές τεχνολογίες χρησιμοποιώντας παλμούς λέιζερ femtosecond.


Όταν οι πολύ σύντομοι, ισχυροί παλμοί λέιζερ στο εύρος μήκους κύματος κοντά στο υπέρυθρο, απορροφώνται στον μαγνήτη, συμβαίνει μια περίπλοκη ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ των ηλεκτρονικών συστημάτων, πλέγματος και περιστροφής, η οποία ρυθμίζει τη μαγνητική ασυμμετρία. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μια τέτοια εσωτερική ενέργεια μεταφέρεται μεταξύ υποσυστημάτων μετά από υπερταχεία φωτοδιέγερση οδηγεί σε αλλαγή της μαγνητικής ανισοτροπίας είναι ζωτικής σημασίας για την εφαρμογή αποτελεσματικής και υπερταχείας μαγνητικής εγγραφής, η οποία υπερβαίνει το πικοδευτερόλεπτο ή ακόμα και το φεμτεροσέκοδο στο μέλλον.

Σε αυτή την εργασία, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Konstanz, το Πανεπιστήμιο του Τόκιο και το Πανεπιστήμιο της Οσάκα δείχνουν ότι η οπτική διέγερση των βαθμών ελευθερίας ηλεκτρονίων και πλέγματος σε φεμτερο δευτερόλεπτα οδηγεί σε εντελώς διαφορετικές χρονικές εξελίξεις της μαγνητικής ανισοτροπίας σε τυπικούς SM αδύναμους σιδηρομαγνήτες.0,7Αυτός είναι0,3άσχημος3Το

Αυτός ο φερρίτης σπάνιας γης εμφανίζει μια λεγόμενη μετάβαση αναπροσανατολισμού περιστροφής (SRT) όπου μια αλλαγή στην κατεύθυνση περιστροφής συμβαίνει σε μια κρίσιμη θερμοκρασία. Ακτινοβολώντας το δείγμα με έναν έντονο φεμτερό δευτερόλεπτο παλμό μέσου υπέρυθρης ακτινοβολίας λέιζερ συντονισμένο συντονισμένα με τη συχνότητα φωνονίων και ελέγχοντας τη δυναμική υπερταχείας περιστροφής λόγω αναπροσανατολισμού περιστροφής, το SRT διαπιστώνεται ότι εμφανίζεται με καθυστερημένη έναρξη. Εδώ, η σχετικά αργή θερμική μετατροπή του κρυσταλλικού πλέγματος περιορίζει τη δυναμική περιστροφής. Αντίθετα, κατά τη διέγερση της μετάβασης 4f ηλεκτρονίων της Sm σπάνιας γης3+ ιόντων, διαπιστώθηκε ότι η δυναμική του SRT ξεκίνησε αμέσως.

Αυτό το αποτέλεσμα υποδεικνύει ότι η μαγνητική ανισοτροπία μεταβάλλεται από μια καθαρά ηλεκτρονική αλλαγή χωρίς υπερβολική εκπομπή θερμότητας στο σύστημα πλέγματος. Τα δεδομένα δείχνουν ότι η ταχύτητα αυτής της εξαιρετικά γρήγορης διαμόρφωσης αντίθεσης είναι έως a χρονοδιάγραμμα Δεκάδες θηλυκά δευτερόλεπτα – πολύ πιο γρήγορα από την ίδια τη δυναμική περιστροφής. Έτσι, η αντλία ηλεκτρονίων 4f μπορεί να επιτρέψει την «ενεργοποίηση» υπερβολικής ταχύτητας μαγνητισμού σε μελλοντικά σπιντρονικά που λειτουργούν κάτω από χρονικές κλίμακες πικοδευτερολέπτου.

“Η επίδραση της υπερταχείας θέρμανσης πλέγματος μετά από υπέρυθρη φωτοδιέγερση έχει διερευνηθεί μέχρι τώρα. Ωστόσο, αυτή είναι η πρώτη φορά που δομή Οι ηλεκτρονικές μεταβάσεις στην υπερταχεία μαγνητική ανισοτροπία έχουν σαφώς διακριθεί στο Femto δευτερόλεπτα Χρονοδιαγράμματα », λένε οι συγγραφείς.

Δεδομένου ότι οι ενώσεις μετάλλων μετάπτωσης που περιέχουν στοιχεία σπάνιας γης είναι από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους μαγνήτες στον σύγχρονο κόσμο, το σχέδιο που παρουσιάζεται εδώ αναμένεται να ανοίξει το δρόμο για μια νέα, μη θερμική διαδρομή Υπερταχείο Έλεγχος δυναμικής περιστροφής σε μια σημαντική κατηγορία υλικών.


Η δυναμική της μαγνήτισης των σπάνιων γαιών μετάλλων και ο ρόλος της υπερταχείας παραγωγής magnon


περισσότερες πληροφορίες:
Υπέρτατος έλεγχος μαγνητικής ανισοτροπίας με συντονιστική διέγερση ηλεκτρονίων και φωνονίων 4f στο Sm0,7Αυτός είναι0,3άσχημος3, ” μηνύματα φυσικής αναθεώρησης: doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.107401

το απόσπασμα: Ultrafast Electronic Control of Magnetic Contrast by Mid-Infrared Light (1 Σεπτεμβρίου 2021) Ανακτήθηκε την 1η Σεπτεμβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-09-ultrafast-electronic-magnetic-anisotropy-mid- infrared .html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη αντιμετώπιση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Η ζήτηση για άδεια στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό εκτείνεται πέρα ​​από την ικανότητα της NASA

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *