Præcis elektron -spin -kontrol giver hurtigere hukommelseslagring

Datalagringsenheder forbedres ikke så hurtigt, som forskere gerne vil. Hurtigere og mere kompakte hukommelseslagerenheder bliver en realitet, når fysikere får præcis kontrol over elektronernes omdrejninger. De er typisk afhængige af ultrakorte lasere til at kontrollere spins. Imidlertid, forbedring af lagerenheder via spin -kontrol kræver først at udvikle måder at kontrollere de kræfter, der virker på disse elektroniske spins. I en nylig undersøgelse offentliggjort i EPJ B , John Kay Dewhurst og kolleger, har udviklet en ny teori til at forudsige den komplekse dynamik i spin-procession, når først et materiale udsættes for ultrakorte laserpulser. Fordelen ved denne tilgang, som tager hensyn til virkningen af ​​interne centrifugeringskræfter, er, at det er forudsigende.

I dette studie, forfatterne studerer effekten af ​​at affyre en ultrakort laserpuls-under 100 femtosekunder-på den interne elektron-spin-rotation i bulk-kobolt, nikkel og kombinationer af disse metaller med platin. Disse metaller bruges typisk i spintronics -enheder - elektroniske enheder, der udnytter elektronens spins ekstra grad af frihed. I modsætning til tidligere undersøgelser, hvor det magnetiske moment blev tvunget til at blive justeret med de interne felter, der genererer det, i denne undersøgelse bruger forfatterne en fuldstændig ikke-tilpasset tilgang til at skabe en teoretisk beskrivelse. Som resultat, spinrotations bidrag til spindynamikken tages i betragtning. Dette gør metoden gældende for et langt bredere sæt magnetiske materialer end tidligere metoder.

Forfatterne finder ud af, at interne spinrotationskræfter kun bidrager væsentligt til spindynamikken, når variationen i forskellige retninger af magnetisk energi - eller magnetisk anisotropienergi - er lille. Dette er tilfældet med materialer, der er meget symmetriske, såsom bulkmetaller med en kubisk struktur. Når sådan magnetisk anisotropienergi er stor, spin -rotationseffekten er for lille til at forårsage en væsentlig nedgang i spins under 100 femtosekunder. Yderligere, spin-dynamikken forårsaget af den interne spin-rotation er langsom sammenlignet med andet spin-fænomen, såsom spin-overførsel mellem steder mellem elektroner og spin-flips, medieret af spin-kredsløb.