Магнитными доменами научились управлять при помощи лазера

Изменение формы и положения магнитных доменов вслед за лазерным пятном.

Изображение: Naoki Ogawa et al./ PNAS

Коллективу физиков из Японии удалось в эксперименте управлять при помощи лазера движением магнитных доменов. Ученые продемонстрировали, что при использовании пикосекундных импульсов можно не только изменять форму границ домена, но и передвигать отдельные «пузырьковые» домены. Новый метод может найти применение в спинтронике — разделе физики, в рамках которого стремятся управлять движением отдельных спинов или квазичастиц на их основе. Работа опубликована в Proceedings of National Academy of Sciences.

Авторы исследовали слой феррит-граната, в котором создавались пузырьковые магнитные домены (на самом деле они имеют форму цилиндров, поэтому «пузырьковость» проявляется лишь в двух измерениях). Этот материал освещался высокочастотными лазерными импульсами, длина волны которых была подобрана так, чтобы излучение не поглощалось веществом. Под действием лазера в материале возбуждались магнитоупругие волны: связанные между собой фононы (колебания атомов кристаллической решетки) и магноны (возбуждения в спиновой структуре вещества). Изменение намагниченности феррит-граната наблюдали при помощи микроскопа, использующего магнитооптический эффект Фарадея (вращение плоскости поляризации света в магнитном поле).

Оказалось, что под действием магнитоупругих волн изменялось положение границы магнитных доменов. При этом наблюдаемый эффект зависел от кривизны стенок доменов: если они были вытянуты в полоски, лазерные импульсы удлиняли домен и «вели» его за собой. Если же домен был пузырьковым (в этом случае кривизна максимальна), он перемещался целиком вслед за лазерным пятном.

Авторы отмечают, что аналогичные работы уже проводились ранее, однако новое исследование имеет несколько ключевых отличий. В частности, за счет того, что возбуждающее лазерное излучение не поглощалось материалом, не происходило локального перегрева, который бы неизбежно сказывался на контролируемом движении доменов.

Ученые также предполагают, что созданная ими методика может быть легко адаптирована для управления небольшими спиновыми квазичастицами — скирмионами. Они могут иметь очень маленький размер, поэтому их можно использовать для создания запоминающих устройств. Использование нового метода в такой системе позволит решить проблему управления движением скирмионов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.