Apparaten voor gegevensopslag verbeteren niet zo snel als wetenschappers zouden willen. Snellere en compactere geheugenopslagapparaten zullen een realiteit worden wanneer natuurkundigen nauwkeurige controle krijgen over de spins van elektronen. Ze vertrouwen meestal op ultrakorte lasers om spins te beheersen. Echter, verbetering van opslagapparaten via spincontrole vereist eerst manieren om de krachten te beheersen die op deze elektronische spins werken. In een recente studie gepubliceerd in EPJ B , John Kay Dewhurst en collega's, hebben een nieuwe theorie ontwikkeld om de complexe dynamiek van spinprocessie te voorspellen zodra een materiaal wordt onderworpen aan ultrakorte laserpulsen. Het voordeel van deze aanpak, die rekening houdt met het effect van interne spinrotatiekrachten, is dat het voorspellend is.

In dit onderzoek, de auteurs bestuderen het effect van het afvuren van een ultrakorte laserpuls - minder dan 100 femtoseconden - op de interne elektronspinrotatie in bulkkobalt, nikkel en combinaties van deze metalen met platina. Deze metalen worden meestal gebruikt in spintronica-apparaten - elektronische apparaten die gebruikmaken van de extra vrijheidsgraad van elektronenspins. In tegenstelling tot eerdere studies waarbij het magnetische moment werd gedwongen om uitgelijnd te worden met de interne velden die het genereren, in deze studie gebruiken de auteurs een volledig niet-gealigneerde benadering om een ​​theoretische beschrijving te creëren. Als resultaat, Er wordt rekening gehouden met de bijdragen van spinrotatie aan de spindynamiek. Dit maakt de methode toepasbaar op een veel bredere reeks magnetische materialen dan eerdere methoden.

De auteurs vinden dat interne spinrotatiekrachten alleen significant bijdragen aan de spindynamiek wanneer de variatie in verschillende richtingen van de magnetische energie - of magnetische anisotropie-energie - klein is. Dit is het geval bij materialen die sterk symmetrisch zijn, zoals bulkmetalen met een kubische structuur. Wanneer dergelijke magnetische anisotropie-energie groot is, het spinrotatie-effect is te klein om een ​​significante precessie van spins onder 100 femtoseconden te veroorzaken. Verder, de spin-dynamiek veroorzaakt door de interne spin-rotatie is traag in vergelijking met andere spin-fenomeen, zoals de intersite spin-overdracht tussen elektronen en de spin-flips, gemedieerd door spin-baan.