Фемтосекундные лазери здатні змінити феромагнітний стан речовини після першого ж імпульсу

Дослідники під керівництвом Цзи Ган Вана (Jigang Wang) з Лабораторії Еймса (США) знайшли новий спосіб перемикання магнітних станів речовини, який щонайменше в 1 000 разів швидше використовуваного сьогодні в магнітних накопичувачах, включаючи MRAM.

Отже, попереду замаячили терагерцевые магнітооптичні накопичувачі. Але за рахунок чого?

Фізики застосували повністю оптичний метод контролю перемикання магнітного стану. При цьому використовувалися короткі лазерні імпульси, що створили швидкі зміни магнітних властивостей опромінюваної матеріалу: з антиферомагнітного у феромагнітний стан він переходив через сто квадриллионных часток секунди (фемтосекунд). Фактично швидкість такої пам’яті лімітується тільки часом імпульсу, що означає принципову можливість використання в майбутньому і аттосекундных лазерів.


Група дослідників на чолі з Цзі Ган Ваном (ліворуч). (Тут і нижче ілюстрації DOE, Ames Laboratory.)

Нагадаємо, сьогодні в магнітної пам’яті для контролю станів носія застосовується або магнітне поле, або лазер, однак не фемтосекундный, а звичайний, з постійним випромінюванням. Лазерне вплив викликає перехід атомів носія в інше енергетичне стан, а їх коливання обумовлюють міграцію від феромагнітного до зворотного йому станом. Однак атомів для такого роду подій потрібно час. Тому в сучасних магнітооптичних носіях швидше одного мільярда разів в секунду надійно змінити стан носія поки не вдається.

Щоб вирватися із замкнутого кола, автори роботи звернулися до ефекту колосального магнітоопору. Правда, тут є деякі теоретичні складності, адже колосальний магнітоопір — квантовомеханический ефект, з природою якого поки не все ясно.


Оскільки при опроміненні фемтосекундным лазером теплові ефекти не встигають спрацьовувати, за зміну магнітного стану починають відповідати ефекти квантовомеханічні.

Не гаючи часу, дослідники поки ведуть експериментальний пошук меж допустимого в області пам’яті на цьому ефекті. Також вони змогли за допомогою лазера виміряти ферромагнитность манганита (досить дешевого матеріалу) після контрольованого фемтосекундным лазером перемикання станів. У підсумку виявилася найсильніша фотоиндуцированная магнетизация буквально після першого ж імпульсу.

Тепер фізики мають намір зосередитися на побудові записуючих пристроїв на основі спостерігався ультрашвидкого ефекту.

Звіт про дослідження опублікований в журналі Nature.

Підготовлено за матеріалами Лабораторії Еймса.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *