Faire un aimant à partir d'un morceau de fer et d'une bobine ou d'un fil, ou un autre aimant, est une expérience simple. Un champ électrique ou magnétique externe peut aligner des groupes d'atomes dans le fer au fil du temps afin qu'ils prennent leur propre champ magnétique permanent. Un processus accéléré similaire stocke les informations sur les disques durs de l'ordinateur. Un cas particulier de magnétisme, connu sous le nom de ferrimagnétisme, pourrait permettre une commutation encore plus rapide du magnétisme, conduisant à des améliorations massives dans la façon dont les ordinateurs traitent l'information.

Maintenant, un groupe de recherche international, dirigé par des physiciens de l'Université d'Osaka, a fourni de nouvelles informations sur la façon dont la composition des matériaux ferrimagnétiques peut affecter leurs interactions avec la lumière. Ils ont récemment rendu compte de leurs découvertes dans Physique Appliquée Express .

"Nous savons que les impulsions laser peuvent inverser l'aimantation dans certains alliages ferrimagnétiques, mais la lumière affecte également d'autres propriétés du matériau, " dit le co-auteur Hidenori Fujiwara. " Pour en savoir plus sur les interactions du magnétisme avec la lumière, nous avons étudié la dynamique de spin de couches minces ferrimagnétiques contenant différentes proportions de gadolinium."

Les matériaux ferrimagnétiques peuvent être considérés comme un mélange d'électrons tournant à différents sites du matériau. Certains tours peuvent s'annuler, mais il restera une certaine aimantation résiduelle. Le tir d'une impulsion laser ultra-rapide sur le matériau peut inverser complètement la direction de la rotation, inverser le magnétisme, ou peut perturber les rotations, provoquant une sorte d'oscillation connue sous le nom de précession de spin. Le type de comportement montré dépend fortement de la température et de la composition du matériau.

Les chercheurs ont utilisé une configuration avancée de mesure synchrotron développée dans leurs études précédentes pour montrer qu'une légère variation de la composition d'un alliage modifiait considérablement sa réponse à l'impulsion laser. Un peu plus de gadolinium dans les films a conduit à un retournement du spin magnétique; un peu moins conduit à une précession de spin à température ambiante.

La configuration des chercheurs pourrait également visualiser la nature ondulatoire de la précession de spin sur quelques nanosecondes après l'impulsion laser. Ils ont montré que l'angle de précision, ou l'angle de l'oscillation de rotation, était le plus important signalé à ce jour.

"Ce sont des systèmes complexes avec de nombreuses propriétés d'interaction différentes, mais nous avons extrait des relations claires entre la composition d'un alliage ferrimagnétique et ses interactions magnétiques avec la lumière, ", a déclaré le coauteur Akira Sekiyama. "La compréhension de ces comportements est importante du point de vue de la physique fondamentale, et essentiel pour l'application de ces systèmes matériels dans des appareils électroniques avancés."