レーザー光は物質を磁性にする – Physics World

レーザー光のパルスは、絶縁体を含むあらゆる材料に比較的大きな磁気モーメントを発生させる可能性があります。国際的な研究者チームによって初めて実証されたこの効果は、レーザー光が通常必要とされる極寒の条件下だけでなく、室温でも量子挙動を誘発できることを示している。この技術は主に基礎科学にとって興味深いものですが、より高速で効率的な磁気データの保存にも応用できる可能性があります。

彼らの実験では、 ステファノ・ボネッティ of ストックホルム大学 と ヴェネツィア大学カフォスカリ大学 そして同僚たちは比較的単純なアイデアから始めました。円偏光であるレーザー光（つまり、偏光が伝播する際にコルク栓抜きのような形状を描く）と、材料内の原子振動の周波数と共鳴するレーザー光を照射することにより、これらの振動を円形パターンで駆動できると彼らは考えた。したがって、磁気モーメントが誘発されます。

研究者らは、円形パターンで移動する原子が実際にほぼすべての材料に磁化を引き起こす可能性があると予測した理論研究によって思考を促進されました。 「磁気に関する私の専門知識とフォノン力学 (格子振動) に関する最近の研究を考慮すると、私の研究室はこの概念を実験するのに理想的な環境であると信じていました」とボネッティ氏は言います。

偏光光源は大きな磁気モーメントを誘発します

研究を始める前に、研究者らはまず、必要なテラヘルツ（遠赤外線）範囲の周波数を持つ新しい偏光光源を開発する必要がありました。線源の準備ができたら、それを使ってチタン酸ストロンチウム (SrTiO ) のサンプルに短く強力なパルスを発射しました。₃）。室温では、この材料は立方晶ペロブスカイト格子構造を持つ常誘電性反磁性体です。研究者らがそれを選んだのは、その原子の一部がテラヘルツ周波数、具体的には帯域幅3THzで0.5THzで振動するためである。

研究チームは、これらの光パルスが動的多重フェロイシティとして知られる現象を誘発することを発見した。多強強性は、材料のいくつかの特性がそれぞれ独自の優先状態を持つ場合に発生します。たとえば、マルチフェロイック材料には、一方向を指す磁気モーメントと、同様に特定の方向にシフトする電荷がある可能性があります。重要なのは、2 つの現象は互いに独立しているということです。

この現象は理論によって予測されていましたが、実験的に実証されたことはありませんでした。 Bonetti 氏は、この実験では驚くべき結果も得られたと報告しています。材料内に誘導された磁気モーメントは理論の予測よりも 10 倍大きかったということです。

磁気データストレージアプリケーション

研究者らは、自分たちの発見は、磁気情報をエンコードする新しい方法に大きな関心が寄せられている磁気データ記憶技術に応用できる可能性があると述べている。これは、従来の磁区のように電流 (エネルギー集約的で比較的遅いプロセス) によって磁区を切り替えるのではなく、高速で低電力の電場によって磁区を切り替えることができるためです。

チームには、 北欧理論物理学研究所 (NORDITA) スウェーデンで; の コネティカット大学 と SLAC国立加速器研究所 アメリカ合衆国で;の エレットラ シンクロトロン トリエステ と ローマ大学「サピエンツァ」、両方ともイタリア。そしてその つくば物質・材料研究機構、日本は現在、動的な多重強磁性の物理学をより深く理解するために取り組んでいます。 「これは効果をより適切に制御するために不可欠です」とボネッティ氏は語ります。 物理学の世界。 「また、現在はレーザー光がアクティブな間のみ効果が発生するため、効果をより持続させることも目指しています。」

実験については、以下で説明されています。 自然.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/laser-light-makes-a-material-magnetic/