Gennembrud for effektive spintronic-enheder med høj hastighed

Deling af information i realtid kræver komplekse netværk af systemer. En lovende tilgang til at fremskynde datalagringsenheder består i at skifte magnetiseringen eller elektronernes spin af magnetiske materialer med ultrakorte femtosekunds laserimpulser. Men hvordan spindet udvikler sig i nanoverdenen på ekstremt korte tidsskalaer, på en milliontedel af en milliardtedel af et sekund, er stort set forblevet mystisk. Teamet af professor François Légaré ved Institut national de la recherche scientifique (INRS) har gjort et stort gennembrud på dette område i samarbejde med TU Wien, Østrig, den franske nationale synkrotronfacilitet (SOLEIL) og andre internationale partnere. Deres arbejde blev offentliggjort i tidsskriftet Optica .

Indtil videre er undersøgelser om emnet stærkt afhængige af store røntgenfaciliteter med begrænset adgang, såsom frielektronlasere og synkrotroner. Holdet demonstrerer for første gang et ultrahurtigt blødt røntgenmikroskop til bordplade til rumligt og tidsmæssigt at løse spindynamikken inde i sjældne jordarters materialer, som er lovende for spintroniske enheder.

Denne nye bløde røntgenkilde baseret på en højenergi Ytterbium-laser repræsenterer et kritisk fremskridt for at studere fremtidige energieffektive og højhastigheds-spintroniske enheder og kan bruges til mange applikationer inden for fysik, kemi og biologi.

"Vores tilgang giver en robust, omkostningseffektiv og energi-skalerbar elegant løsning til mange laboratorier. Den tillader studiet af ultrahurtig dynamik i strukturer i nanoskala og mesoskala med både nanometer rumlige og femtosekunds tidsmæssige opløsninger, samt med elementspecificiteten." siger professor Andrius Baltuska, ved TU Wien.

Lyse røntgenimpulser for at se spindet

Med denne lyse kilde af røntgenfotoner er der optaget en række snapshotbilleder af de sjældne jordarters magnetiske strukturer i nanoskala. De afslører tydeligt den hurtige afmagnetiseringsproces, og resultaterne giver rig information om de magnetiske egenskaber, der er lige så nøjagtige som dem, der opnås ved brug af røntgenanlæg i stor skala.

"Udvikling af ultrahurtige røntgenkilder til bordplader er spændende til banebrydende teknologiske anvendelser og moderne videnskabsområder. Vi er begejstrede for vores resultater, som kan være nyttige for fremtidig forskning inden for spintronik, såvel som andre potentielle felter," siger INRS postdoc forsker, Dr. Guangyu Fan.

"Sjældne jordarters systemer er trendy i samfundet på grund af deres nanometerstørrelse, hurtigere hastighed og topologisk beskyttede stabilitet. Røntgenkilden er meget attraktiv for mange undersøgelser af fremtidige spintroniske enheder sammensat af sjældne jordarter," siger Nicolas Jaouen, seniorforsker på det franske nationale synkrotronanlæg.

Professor Légaré fremhæver samarbejdet mellem eksperter i udviklingen af ​​avancerede lyskilder og ultrahurtig dynamik i magnetiske materialer på nanoskala. "I betragtning af den hurtige fremkomst af højeffekt Ytterbium laserteknologi, repræsenterer dette arbejde et enormt potentiale for højtydende bløde røntgenkilder. Denne nye generation af lasere, som snart vil være tilgængelig hos Advanced Laser Light Source (ALLS), vil har mange fremtidige anvendelser til områderne fysik, kemi og endda biologi," siger han. + Udforsk yderligere

Ultrahurtig elektronisk kontrol af magnetisk anisotropi med mellem-infrarødt lys