Eksperimentelle fysikere omdefinerer ultrahurtig, sammenhængende magnetisme

Materialers elektroniske egenskaber kan direkte påvirkes via lysabsorption på under et femtosekund (10 ^-15 sekunder), som betragtes som grænsen for den maksimalt opnåelige hastighed for elektroniske kredsløb. I modsætning, materiens magnetiske øjeblik har indtil nu kun været i stand til at blive påvirket af en lys- og magnetisme-forbundet proces og rundkørsel ved hjælp af magnetfelter, det er derfor, magnetisk omskiftning tager så meget længere tid og mindst flere hundrede femtosekunder.

Et konsortium af forskere fra Max Planck Institutes for Quantum Optics og for Microstructure Physics, fra Max Born Institute, ved University of Greifswald og Graz University of Technology har først nu været i stand til at manipulere de magnetiske egenskaber ved et ferromagnetisk materiale på en tidsskala for elektriske feltoscillationer af synligt lys - og dermed synkroniseret med de elektriske egenskaber - ved hjælp af laserpulser . Denne indflydelse kunne accelereres med en faktor 200 og blev målt og repræsenteret ved hjælp af tidsopløst attosekundspektroskopi. Forskerne beskrev deres eksperiment i tidsskriftet Natur .

Materialets sammensætning som et afgørende kriterium

Ved attosekundspektroskopi, magnetiske materialer bombarderes med ultrakorte laserpulser og påvirkes elektronisk. "Lyset blinker udløser en iboende og normalt forsinkende proces i materialet. Den elektroniske excitation oversættes til en ændring i magnetiske egenskaber, "forklarer Martin Schultze, der indtil for nylig arbejdede på Max Planck Institute for Quantum Optics i München, men som nu er professor ved Institute of Experimental Physics på TU Graz. På grund af kombinationen af ​​en ferromagnet med et ikke-magnetisk metal, den magnetiske reaktion i det beskrevne eksperiment, imidlertid, er skabt lige så hurtigt som den elektroniske. "Ved hjælp af den særlige konstellation, vi var optisk i stand til at skabe en rumlig omfordeling af ladningsbæreren, hvilket resulterede i en direkte forbundet ændring i de magnetiske egenskaber, "siger Markus Münzenberg. Sammen med sit team i Greifswald, han udviklede og producerede de særlige materialesystemer.

Schultze er begejstret for omfanget af forskningens succes:"Aldrig før er et så hurtigt magnetisk fænomen blevet observeret. Gennem dette har ultrahurtig magnetisme får en helt ny betydning. "Sangeeta Sharma, forsker ved Max Born Institute i Berlin, der forudsagde den underliggende proces ved hjælp af computermodeller, er imponeret:"Vi forventer et betydeligt udviklingsfremskridt fra dette for alle applikationer, hvor magnetisme og elektronspin spiller en rolle."

Indledende skridt mod kohærent magnetisme

Desuden, forskerne viser i deres målinger, at den observerede proces kører sammenhængende:det betyder, at de kvantemekaniske bølgetyper af de bevægelige ladningsbærere bevares. Disse forhold gør det muligt for forskere at bruge individuelle atomer som informationsbærere i stedet for større enheder af materiale eller at påvirke de skiftende magnetiske egenskaber ved hjælp af en anden specifikt forsinket laserpuls, dermed fremskridt med teknologisk miniaturisering. "Med hensyn til nye perspektiver, dette kan føre til lignende fantastiske udviklinger som inden for magnetisme, såsom elektronisk sammenhæng i kvanteberegning, siger Schultze forhåbentlig, der nu leder en arbejdsgruppe med fokus på attosekundfysik ved Institute of Experimental Physics.