Воздействие светом — возможный путь к созданию практичных 2D-магнитов

8 июнь, 2021 - 10:05

Воздействие светом — возможный путь к созданию практичных 2D-магнитов

Атомарно тонкие ван-дер-ваальсовы магниты имеют все шансы стать идеально компактными носителями для магнитного хранения и быстрой обработки данных. Конечно, это произойдёт не раньше, чем инженеры разберутся, как контролировать магнитное состояние таких материалов в режиме реального времени.

Большой шаг к решению этой непростой проблемы сделала международная группа исследователей на базе Делфтского технического университета (TU Delft) Нидерландов, успешно применившая сверхкороткие импульсы света для детерминированного изменения анизотропии ван-дер-ваальсового антиферромагнетика.

В двух измерениях магнитный порядок особенно уязвим для тепла: любая температура выше абсолютного нуля (-273 °C) активирует случайные флюктуации ориентации микроскопических спинов, которые могут полностью разрушить его. Магнитная анизотропия способствует удержанию ориентации микроскопических спинов в некотором преимущественном направлении, тем самым поднимая их температуру упорядочивания (точка Кюри) существенно выше абсолютного нуля.

Экспериментируя в широком спектральном диапазоне от видимого до инфракрасного света, ученые также обнаружили, что не всякий свет может генерировать магнитную анизотропию: его частота должен соответствовать энергии, необходимой для изменения орбитального состояния электрона. Поскольку спин электрона и его орбитальное движение тесно связаны, световые возбуждения вызывают анизотропию, которая приводит к двумерному спин-волновому движению.

«Это движение когерентно — весь спиновый ансамбль движется синфазно на высоких частотах, — говорит Йоррит Гортензиус (Jorrit Hortensius), аспирант TU Delft. — Это элегантное и в то же время практически универсальное решение для управления магнитной анизотропией практически в любом 2D-магните».

В концептуальном эксперименте команда, объединяющая учёных из Нидерландов, Испании и Украины, показала, что анизотропия индуцируется на крошечный период времени, примерно соответствующий длительности используемого светового импульса (триллионная доля секунды). Для практических сценариев применения этого совершенно недостаточно. Авторы надеются, что световые импульсы с большей продолжительностью смогут помочь им в решении данной проблемы.