Ученые совершили важное открытие в области управления магнитными свойствами материалов. Исследователи из Института Макса Планка и Массачусетского технологического института смогли создать устойчивое магнитное состояние в антиферромагнитном материале, используя только световое излучение. Это достижение может привести к значительному прогрессу в технологии производства чипов памяти.
В ходе эксперимента специалисты использовали терагерцовый лазер, совершающий более триллиона колебаний в секунду. Им удалось настроить частоту лазера таким образом, чтобы она соответствовала естественным колебаниям атомов материала. Это позволило вызвать сверхбыстрое изменение атомной структуры и перевести материал в новое магнитное состояние.
Исследователи работали с материалом FePS3, который переходит в антиферромагнитную фазу при температуре около 118 Кельвинов. Они предположили, что его магнитным состоянием можно управлять, настраиваясь на атомные колебания, известные как фононы. Специалисты сравнивают структуру твердого тела с системой атомов, соединенных крошечными пружинами, которые колеблются на характерной частоте.
Эксперименты показали, что терагерцовый импульс успешно переключает антиферромагнетик в новое магнитное состояние, которое сохраняется в течение нескольких миллисекунд после выключения лазера. Для понимания механизма этой длительной намагниченности ученые разработали модель, описывающую взаимодействие между спинами и фононами.
Исследователи выявили, что вблизи температуры перехода время жизни наведенной намагниченности определяется медленной динамикой антиферромагнитного порядка. Это явление известно как критическое замедление. Фононы выступают в роли «клея», связывающего намагниченность с антиферромагнитными флуктуациями и замедляющего релаксацию намагниченности.
Это увеличенное время существования магнитного состояния дает ученым возможность изучать временное магнитное состояние до его возвращения к антиферромагнетизму. Понимание этих процессов может открыть новые пути для управления антиферромагнетиками и оптимизации их использования в технологиях хранения информации следующего поколения, сообщает Nature.
