Les dispositifs de stockage de données ne s'améliorent pas aussi vite que les scientifiques le souhaiteraient. Des dispositifs de stockage de mémoire plus rapides et plus compacts deviendront une réalité lorsque les physiciens auront un contrôle précis des spins des électrons. Ils s'appuient généralement sur des lasers ultra-courts pour contrôler les rotations. Cependant, l'amélioration des dispositifs de stockage via le contrôle du spin nécessite d'abord de développer des moyens de contrôler les forces agissant sur ces spins électroniques. Dans une étude récente publiée dans EPJ B , John Kay Dewhurst et ses collègues, ont développé une nouvelle théorie pour prédire la dynamique complexe de la procession de spin une fois qu'un matériau est soumis à des impulsions laser ultra-courtes. L'avantage de cette approche, qui prend en compte l'effet des forces internes de rotation de spin, c'est qu'il est prédictif.

Dans cette étude, les auteurs étudient l'effet du tir d'une impulsion laser ultra-courte - inférieure à 100 femtosecondes - sur la rotation interne du spin des électrons dans le cobalt massif, le nickel et les combinaisons de ces métaux avec le platine. Ces métaux sont généralement utilisés dans les dispositifs de spintronique, des dispositifs électroniques qui exploitent le degré de liberté supplémentaire des spins des électrons. Contrairement aux études précédentes où le moment magnétique était forcé d'être aligné avec les champs internes qui le génèrent, dans cette étude, les auteurs utilisent une approche entièrement non alignée pour créer une description théorique. Par conséquent, les contributions de la rotation du spin à la dynamique du spin sont prises en compte. Cela rend la méthode applicable à un ensemble beaucoup plus large de matériaux magnétiques que les méthodes précédentes.

Les auteurs constatent que les forces internes de rotation du spin ne contribuent de manière significative à la dynamique du spin que lorsque la variation dans différentes directions de l'énergie magnétique - ou de l'énergie d'anisotropie magnétique - est faible. C'est le cas des matériaux très symétriques comme les métaux massifs à structure cubique. Lorsqu'une telle énergie d'anisotropie magnétique est grande, l'effet de rotation de spin est trop faible pour provoquer une précession significative de spins en dessous de 100 femtosecondes. Plus loin, la dynamique de spin causée par la rotation de spin interne est lente par rapport à d'autres phénomènes de spin, tels que le transfert de spin inter-sites entre les électrons et les basculements de spin, médiatisé par spin-orbite.