Figura 1. Esquema de las inversiones de magnetización inducidas por pulsos de láser de películas delgadas de Gd-Fe-Co. Se sabe que la dinámica de giro difiere dependiendo de la temperatura de compensación del momento angular TA de las películas. Cuando el contenido de Gd es del 26% (TA> RT), Se espera una inversión de giro suave con una fuerte amortiguación. Crédito:Universidad de Osaka
Hacer un imán con un trozo de hierro y una bobina o alambre, u otro imán, es un simple experimento. Un campo eléctrico o magnético externo puede alinear grupos de átomos en el hierro a lo largo del tiempo para que adquieran su propio campo magnético permanente. Un proceso acelerado similar almacena información en los discos duros de las computadoras. Un caso especial de magnetismo, conocido como ferrimagnetismo, podría permitir un cambio de magnetismo aún más rápido, lo que lleva a mejoras masivas en la forma en que las computadoras manejan la información.
Ahora, un grupo de investigación internacional, dirigido por físicos de la Universidad de Osaka, ha proporcionado nuevos conocimientos sobre cómo la composición de los materiales ferrimagnéticos puede afectar sus interacciones con la luz. Recientemente informaron sus hallazgos en Física Aplicada Express .
"Sabemos que los pulsos de láser pueden revertir la magnetización en ciertas aleaciones ferrimagnéticas, pero la luz también afecta otras propiedades del material, ", dice el coautor Hidenori Fujiwara." Para obtener más información sobre las interacciones del magnetismo con la luz, estudiamos la dinámica de espín de películas delgadas ferrimagnéticas que contienen diferentes proporciones de gadolinio ".
Los materiales ferrimagnéticos se pueden considerar como una mezcla de electrones que giran en diferentes lugares del material. Algunos de los giros pueden anularse entre sí, pero quedará una cierta magnetización residual. Disparar un pulso láser ultrarrápido al material puede cambiar completamente la dirección de giro, invertir el magnetismo, o puede interrumpir los giros, causando una especie de bamboleo conocido como precesión de giro. El tipo de comportamiento mostrado depende en gran medida de la temperatura y composición del material.
Figura 2. Imágenes magnéticas dependientes del tiempo de las muestras (a) Gd26% y (b) Gd22%, respectivamente. En la muestra de Gd26%, Se observa una clara inversión de giro. Sin embargo, en la muestra de Gd22%, la modulación de magnetización en forma de onda se propaga isotrópicamente a lo largo de la dirección radial. Crédito:Universidad de Osaka
Los investigadores utilizaron una configuración avanzada de medición de sincrotrón desarrollada en sus estudios anteriores para mostrar que variar ligeramente la composición de una aleación cambiaba drásticamente su respuesta al pulso láser. Un poco más de gadolinio en las películas provocó un cambio de giro magnético; un poco menos condujo a la precesión del centrifugado a temperatura ambiente.
La configuración de los investigadores también pudo visualizar la naturaleza ondulatoria de la precesión del giro durante unos pocos nanosegundos después del pulso láser. Mostraron que el ángulo de precisión, o el ángulo de oscilación del giro, fue el más grande reportado hasta la fecha.
"Estos son sistemas complejos con muchas propiedades interactivas diferentes, pero hemos extraído algunas relaciones claras entre la composición de una aleación ferrimagnética y sus interacciones magnéticas con la luz, ", dice el coautor Akira Sekiyama." Comprender estos comportamientos es importante desde el punto de vista de la física fundamental, y esencial para aplicar estos sistemas materiales en dispositivos electrónicos avanzados ".
Figura 3. Distribución por rotación de la película Gd-Fe-Co que contiene 22% de Gd a 1500 picosegundos después de la duración del pulso láser. Un perfil de línea de distribución de espín (gráfico principal), una imagen magnética (imagen insertada), y se muestran la distribución calculada de las direcciones de giro (dibujos inferiores). Se pueden ver ondas de espín en propagación cuyo ángulo de precesión varía entre 15 y 20 grados. Crédito:Universidad de Osaka
