Magnetische materialen hebben een wereldwijd marktaandeel van zo'n $50 miljard per jaar. Een nieuwe grens in de studie van deze materialen, femtomagnetisme, zou kunnen leiden tot ultrasnelle magnetische opslagapparaten die informatieverwerkingstechnologieën zouden transformeren met opslagapparaten die meerdere orden van grootte sneller zouden zijn.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren een tafelbladmethode om zo'n snellere magnetische opslag te karakteriseren met behulp van hoogharmonische opwekking van laserlicht in dunne ijzerfilms, die de onderzoekers vergelijken met het genereren van geluidsgolven door toetsen op een piano aan te slaan.

Ze presenteren hun werk deze week op de 2019 American Physical Society March Meeting in Boston, en een van de onderzoekers zal ook deelnemen aan een persconferentie waarin het werk wordt beschreven. Informatie over inloggen om op afstand mee te kijken en vragen te stellen vindt u aan het einde van dit persbericht.

Als je zachtjes piano speelt, de pianohamer slaat op een snaar en genereert een geluid met een bepaalde grondfrequentie, hoofd onderzoeker, Guoping Zhang, uitgelegd, maar als je harder slaat, toonkwaliteit verandert van bas naar treble. "In de basregio, er zijn 50 tot 60 keer de grondfrequentie of 50 tot 60 harmonischen, " zei hij. "In ons werk, we doen in wezen hetzelfde met licht, het omzetten van een enkele frequentie in vele, vele veelvouden van de lichtfrequentie, of hoge harmonischen."

"Er zijn veel niet-magnetische materialen die hoge harmonischen kunnen produceren, " zei Zhang, die hoogleraar natuurkunde is aan de Indiana State University. "De betekenis van ons werk is om het concept van hoge harmonischen uit te breiden naar technologisch belangrijke magnetische materialen."

De methode meet hoe elektronen bewegen, of draaien, onder invloed van een sterke laserpuls op een tijdschaal van een quadriljoenste van een seconde. Er zijn veel manieren om magnetische eigenschappen van een monster te meten, Zhang zei, maar de meerderheid mist het vermogen om de kwantummechanische spins op te lossen die de kern vormen van spintronica.

"De nieuwigheid van onze methode, die nooit eerder bekend was, is dat we het spinsignaal direct kunnen detecteren, "Zei Zhang. "Dit signaal is cruciaal en vormt de kern van spin-gebaseerde technologie."

Bovendien, Zhang zei, "Onderzoekers vertrouwen vaak op zeer grote faciliteiten om de nodige metingen uit te voeren. Hoge harmonische generatie van dunne Fe-films is een tafelexperiment, dus het is toegankelijker voor veel groepen."

"Ons werk is geïnspireerd op verschillende baanbrekende werken die voor ons lagen, " zei Zhang. De eerste is femtomagnetisme waarbij een ultrasnelle laserpuls, in plaats van een magnetisch veld, kan worden gebruikt om een ​​monster te demagnetiseren. De tweede is onderzoek naar hoge harmonische generatie in andere materialen.

"We hebben deze twee velden samen gecombineerd, "Zei Zhang. "In de toekomst zijn we van plan om veel gecompliceerdere maar technologisch belangrijke materialen te onderzoeken met gecompliceerde spintexturen die moeilijk te onderzoeken zijn met andere technieken."

Zhang zegt dat het werk van de groep dezelfde visie heeft als kwantumtechnologie in het gebruik van elektronenspin om informatie te vervoeren. maar is praktischer omdat het afkomstig is van magnetische opslagideeën. "Ons huidige werk zal een manier bieden om deze kwantumbits te karakteriseren, " hij zei.