Les matériaux magnétiques ont une part de marché mondiale d'environ 50 milliards de dollars par an. Une nouvelle frontière dans l'étude de ces matériaux, femtomagnétisme, pourrait conduire à des dispositifs de stockage magnétique ultrarapides qui transformeraient les technologies de traitement de l'information avec des dispositifs de stockage plus rapidement de plusieurs ordres de grandeur.

Maintenant, les chercheurs rapportent une méthode de table pour caractériser un tel stockage magnétique plus rapide en utilisant une génération à haute harmonique de lumière laser dans des films minces de fer, que les chercheurs comparent à la génération d'ondes sonores en frappant les touches d'un piano.

Ils présentent leur travail cette semaine à la réunion de mars 2019 de l'American Physical Society à Boston, et l'un des chercheurs participera également à une conférence de presse décrivant le travail. Les informations permettant de se connecter pour regarder et poser des questions à distance sont incluses à la fin de ce communiqué de presse.

Si vous jouez doucement du piano, le marteau du piano frappe une corde générant un son avec une fréquence fondamentale particulière, chercheur principal, Guoping Zhang, expliqué, mais si tu frappes plus fort, la qualité du son passe des graves aux aigus. « Dans la région des basses, il y a 50 à 60 fois la fréquence fondamentale ou 50 à 60 harmoniques, " dit-il. " Dans notre travail, nous faisons essentiellement la même chose avec la lumière, convertir une seule fréquence en plusieurs, plusieurs multiples de la fréquence lumineuse, ou des harmoniques hautes."

"Il y a beaucoup de matériaux non magnétiques qui peuvent produire des harmoniques élevées, " dit Zhang, qui est professeur de physique à l'Université d'État de l'Indiana. "L'importance de notre travail est d'étendre le concept d'harmoniques élevées à des matériaux magnétiques technologiquement importants."

La méthode mesure comment les électrons se déplacent, ou tourner, sous l'influence d'une forte impulsion laser sur une échelle de temps d'un quadrillionième de seconde. Il existe de nombreuses façons de mesurer les propriétés magnétiques d'un échantillon, Zhang a dit, mais la majorité n'a pas la capacité de résoudre les spins de la mécanique quantique qui sont au centre de la spintronique.

"La nouveauté de notre méthode, qui n'était jamais connu auparavant, est que nous pouvons détecter directement le signal de spin, ", a déclaré Zhang. "Ce signal est crucial et est au cœur de la technologie basée sur le spin."

Quoi de plus, Zhang a dit, « les chercheurs s'appuient souvent sur de très grandes installations pour effectuer les mesures nécessaires. La génération d'harmoniques élevées à partir de couches minces de Fe est une expérience de table ; elle est donc plus accessible à de nombreux groupes. »

"Notre travail s'est inspiré de plusieurs travaux pionniers avant nous, " a déclaré Zhang. Le premier est le femtomagnétisme où une impulsion laser ultrarapide, au lieu d'un champ magnétique, peut être utilisé pour démagnétiser un échantillon. La seconde est la recherche de génération d'harmoniques élevées dans d'autres matériaux.

"Nous avons combiné ces deux domaines ensemble, " a déclaré Zhang. " À l'avenir, nous prévoyons d'examiner des matériaux beaucoup plus compliqués mais technologiquement importants avec des textures de spin compliquées difficiles à étudier avec d'autres techniques. "

Zhang dit que le travail du groupe a la même vision que la technologie quantique dans son utilisation du spin des électrons pour transporter des informations, mais est plus pratique car il provient d'idées de stockage magnétique. "Notre travail actuel fournira un moyen de caractériser ces bits quantiques, " il a dit.