Cuando un material ferrimagnético se somete a un intenso pulso láser, la interacción entre la luz láser y el sistema electrónico del material puede inducir diversos fenómenos de dinámica de espín. Esta dinámica puede implicar la precesión de espines alrededor de un campo magnético efectivo, la generación y propagación de ondas de espín y la transferencia de momento angular entre diferentes subredes magnéticas.
Un aspecto clave para comprender la dinámica del espín impulsado por láser es rastrear el flujo del momento angular dentro del material ferrimagnético. Varios mecanismos contribuyen a la transferencia y relajación del momento angular:
1. Excitación y Transferencia Directa: Tras la absorción de fotones láser, los electrones del ferrimagnet pueden excitarse a estados de energía más altos. Esto puede provocar la transferencia de momento angular de los electrones excitados a los momentos magnéticos de los átomos, provocando que precesen. Los espines que preceden luego interactúan con los espines vecinos, transfiriendo momento angular a través de interacciones de intercambio.
2. Efecto Faraday inverso: El efecto Faraday inverso es un fenómeno en el que la luz polarizada circularmente puede inducir un cambio de magnetización en un material. En los ferrimagnetos, la absorción de luz polarizada circularmente puede excitar selectivamente espines en una subred magnética sin afectar la otra subred. Esto puede resultar en una transferencia de momento angular neto entre las subredes.
3. Acoplamiento de órbita giratoria: El acoplamiento espín-órbita se refiere a la interacción entre el espín y el momento angular orbital de los electrones. En los ferrimagnetos, el acoplamiento espín-órbita puede provocar la transferencia de momento angular entre los espines y la red, afectando la dinámica de los momentos magnéticos.
4. Bombeo giratorio: El bombeo de espín es un proceso en el que los espines se bombean de una capa magnética a otra debido a una corriente de espín inducida por precesión. En los ferrimagnetos, el bombeo de espín puede ocurrir entre diferentes subredes magnéticas o entre el ferrimagnet y una capa no magnética adyacente, lo que lleva a la transferencia de momento angular entre estas regiones.
5. Dispersión Magnon-Magnon: La dispersión magnon-magnon se refiere a las interacciones y dispersión de ondas de espín dentro de un material magnético. Estas interacciones pueden conducir al intercambio de energía y momento angular entre diferentes magnones, afectando la dinámica general del espín.
Comprender el flujo del momento angular en la dinámica de espín impulsada por láser es esencial para manipular y controlar las propiedades magnéticas de los ferrimagnetos en escalas de tiempo ultrarrápidas. Al obtener control sobre esta dinámica, es posible crear nuevos dispositivos espintrónicos con rendimiento y funcionalidades mejorados, como interruptores magnéticos ultrarrápidos, puertas lógicas basadas en espín y osciladores espintrónicos.
