1. Absorción del pulso láser:cuando un pulso láser ultracorto, generalmente en el rango de femtosegundo a picosegundo, golpea un material magnético, es absorbido por los electrones del material a través de varios mecanismos, como la fotoexcitación o la absorción multifotónica. Esta absorción conduce a un rápido aumento de la temperatura de los electrones.
2. Generación de electrones calientes:la energía láser absorbida excita una gran cantidad de electrones en el material, creando un estado de desequilibrio con una alta concentración de electrones calientes. Estos electrones calientes tienen energía suficientemente alta para superar las barreras potenciales en las interfaces del material.
3. Dispersión dependiente del espín:Los electrones calientes generados por el pulso láser pueden sufrir una dispersión dependiente del espín con los momentos magnéticos de los átomos del material. Específicamente, el espín de los electrones calientes interactúa con los momentos magnéticos de los electrones d localizados de los átomos magnéticos.
4. Transferencia del momento angular de espín:durante estos eventos de dispersión dependientes del espín, el momento angular de espín de los electrones calientes se transfiere a los electrones d localizados de los átomos magnéticos. Esta transferencia del momento angular de espín ejerce un par sobre los momentos magnéticos de los átomos, provocando que precesen alrededor de sus ejes fáciles.
5. Dinámica de magnetización:la transferencia del momento angular de espín de los electrones calientes a los electrones d localizados conduce a la precesión de los momentos magnéticos, dando lugar a una dinámica de magnetización ultrarrápida. La dirección y amplitud de esta precesión dependen de la polarización, la intensidad y la duración del pulso láser.
6. Conmutación magnética:si el pulso láser tiene suficiente energía y duración, la precesión de los momentos magnéticos puede alcanzar un ángulo crítico, provocando la inversión de la dirección de magnetización. Esto se conoce comúnmente como conmutación totalmente óptica o inversión de magnetización inducida por láser.
7. Escalas de tiempo de femtosegundos:Las escalas de tiempo características de la dinámica de magnetización inducida por STT son del orden de femtosegundos a picosegundos, lo que lo convierte en un proceso ultrarrápido. Esto permite la manipulación de la magnetización en escalas de tiempo excepcionalmente cortas.
En general, los pulsos láser pueden transferir el momento angular del espín a los electrones d localizados de los materiales magnéticos mediante un par de transferencia de espín, lo que permite una manipulación y conmutación ultrarrápidas de la magnetización. Esto abre posibilidades para explorar aspectos fundamentales del magnetismo, desarrollar dispositivos espintrónicos de alta velocidad y avanzar en tecnologías como la memoria magnética de acceso aleatorio (MRAM) y los circuitos lógicos espintrónicos ultrarrápidos.
