Zvrácení magnetizace kruhově polarizovaným světlem - Magnetization reversal by circularly polarized light

Objeveno teprve v roce 2006 C.D. Stanciu a F. Hansteen a publikovány v Dopisy o fyzické kontrole,[1][2] tento efekt se obecně nazývá zvrácení plně optické magnetizace. Tato technika reverze magnetizace se týká metody reverzní magnetizace v magnetu jednoduše pomocí kruhově polarizované světlo a kde je směr magnetizace řízen světlem helicita. Zejména směr moment hybnosti z fotony nastaví směr magnetizace bez potřeby externího magnetické pole. Ve skutečnosti by tento proces mohl být považován za podobný obrácení magnetizace pomocí odstřeďovací injekce (viz také spintronika ). Jediný rozdíl spočívá v tom, že momentální hybnost je nyní dodávána kruhově polarizovanými fotony namísto polarizovaných elektrony.

Ačkoli byl experimentálně prokázán, mechanismus odpovědný za tento zvrat v rámci celé optické magnetizace ještě není jasný a zůstává předmětem debaty. Zatím tedy není jasné, zda inverzní Einstein-de Haasův efekt[3][4] je zodpovědný za toto přepínání nebo stimulovaný Ramanův koherentní optický rozptyl.[4] Protože je však fenomenologicky inverzní účinek magnetooptický Faradayův efekt, obrácení magnetizace kruhově polarizovaným světlem se označuje jako inverzní Faradayův efekt.

Rané studie v plazmě,[5] paramagnetické pevné látky,[4] dielektrické magnetické materiály[6][7] a feromagnetické polovodiče[8] prokázali, že buzení média kruhově polarizovaným laserovým pulsem odpovídá působení účinného magnetického pole. Přesto před experimenty Stanciu a Hansteen bylo všeoptické kontrolovatelné obrácení magnetizace ve stabilním magnetickém stavu považováno za nemožné.[1]

V kvantové teorii pole a kvantové chemii se efekt, kdy moment hybnosti spojený s kruhovým pohybem fotonů indukuje moment hybnosti v elektronech, nazývá fotomagneton. Toto axiální magnetické pole s počátky momentu hybnosti fotonů bylo v literatuře někdy označováno jako pole B.[9][10]

Zvrácení magnetizace kruhově polarizovaným světlem je nejrychlejším známým způsobem, jak zvrátit magnetizaci, a proto ukládat data: zvrácení magnetizace je indukováno na femtosekunda časová stupnice - to znamená potenciál asi 100 TBit rychlosti ukládání dat / s.

Reference

  1. ^ A b Stanciu, C. D .; Hansteen, F .; Kimel, A. V .; Kirilyuk, A .; Tsukamoto, A .; Itoh, A .; Rasing, Th. (2007). „All-Optical Magnetic Recording with Circlely Polarized Light“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. 99 (4). doi:10.1103 / PhysRevLett.99.047601. ISSN  0031-9007.
  2. ^ C. D. Stanciu, Ph.D. Práce, (2008) ISBN  978-90-902340-2-1
  3. ^ Barnett, S. J. (1915). "Magnetizace rotací". Fyzický přehled. 6 (4): 239–270. doi:10.1103 / PhysRev.6.239. ISSN  0031-899X.
  4. ^ A b C van der Ziel, J. P .; Pershan, P. S .; Malmstrom, L. D. (1965). „Opticky indukovaná magnetizace vyplývající z inverzního Faradayova efektu“. Dopisy o fyzické kontrole. 15 (5): 190–193. doi:10.1103 / PhysRevLett.15.190. ISSN  0031-9007.
  5. ^ Deschamps, J .; Fitaire, M .; Lagoutte, M. (1970). "Inverzní Faradayův efekt v plazmě". Dopisy o fyzické kontrole. 25 (19): 1330–1332. doi:10.1103 / PhysRevLett.25.1330. ISSN  0031-9007.
  6. ^ Kimel, A. V .; Kirilyuk, A .; Usachev, P. A .; Pisarev, R. V .; Balbashov, A. M .; Rasing, Th. (2005). "Ultrarychlá netepelná regulace magnetizace okamžitými fotomagnetickými pulsy". Příroda. 435 (7042): 655–657. doi:10.1038 / nature03564. ISSN  0028-0836.
  7. ^ Hansteen, Fredrik; Kimel, Alexey; Kirilyuk, Andrei; Rasing, Theo (2005). "Femtosekundové fotomagnetické přepínání otáček ve ferimagnetických granátových filmech". Dopisy o fyzické kontrole. 95 (4). doi:10.1103 / PhysRevLett.95.047402. hdl:2066/32505. ISSN  0031-9007.
  8. ^ Oiwa, A .; Mitsumori, Y .; Moriya, R .; Słupinski, T .; Munekata, H. (2002). "Účinek optického vstřikování spinu na feromagneticky spojené spirály Mn v polovodičové magnetické slitině III-V (Ga, Mn) As". Dopisy o fyzické kontrole. 88 (13). doi:10.1103 / PhysRevLett.88.137202. ISSN  0031-9007.
  9. ^ Rebei, A .; Hohlfeld, J. (2008). „Magnetooptický Barnettův efekt: reverzace femtosekundové magnetizace vyvolaná kruhově polarizovaným světlem“. Fyzikální písmena A. 372 (11): 1915–1918. doi:10.1016 / j.physleta.2007.10.048. ISSN  0375-9601.
  10. ^ M. W. Evans a J. P. Vigier, The Enigmatic Photon (Kluwer Academic Publishers, 1994)