Un projet de recherche conjoint de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), l'Université de Siegen, Forschungszentrum Jülich, et le Elettra Synchrotron Trieste a franchi une nouvelle étape dans le contrôle ultra-rapide du magnétisme. L'équipe internationale a travaillé sur des configurations de magnétisation qui présentent une torsion chirale. La chiralité est une brisure de symétrie, qui se produit, par exemple, dans la nature en molécules essentielles à la vie. La chiralité est également appelée latéralité, puisque les mains sont un exemple quotidien de deux objets qui, disposés en miroir inversé, ne peuvent pas être superposés l'un sur l'autre. Les configurations de magnétisation avec une chiralité fixe sont actuellement étudiées de manière intensive en raison de leurs propriétés fascinantes telles qu'une stabilité améliorée et une manipulation efficace par le courant. Ces textures magnétiques promettent ainsi des applications dans le domaine de la spintronique chirale ultrarapide, par exemple dans l'écriture et le contrôle ultrarapides d'objets magnétiques topologiques chiraux tels que les skyrmions magnétiques, c'est à dire., configurations de magnétisation spécialement torsadées avec des propriétés excitantes.

Les nouvelles idées publiées dans Communication Nature mettre en lumière la dynamique ultrarapide après excitation optique des structures de spin chirales par rapport aux structures de spin colinéaires. Selon les conclusions des chercheurs, l'ordre chiral se rétablit plus rapidement par rapport à l'ordre colinéaire après excitation par un laser infrarouge.

L'équipe de recherche a réalisé des expériences de diffusion des rayons X aux petits angles sur des échantillons de couches minces magnétiques stabilisant les configurations magnétiques chirales dans l'installation de laser à électrons libres (FEL) FERMI à Trieste en Italie. L'installation offre la possibilité unique d'étudier la dynamique de magnétisation avec une résolution temporelle femtoseconde en utilisant une lumière circulaire polarisée à gauche ou à droite. Les résultats indiquent une récupération plus rapide de l'ordre chiral par rapport à la dynamique de l'ordre magnétique colinéaire, ce qui signifie que les torsions sont plus stables que les configurations magnétiques droites.

La coopération avec des partenaires internationaux de premier plan comme pierre angulaire d'une recherche réussie

"Nous travaillons sur cette expérience depuis longtemps. Maintenant que nous savons que la dynamique ultrarapide des structures de spins chirales et colinéaires diffère, nous pouvons nous concentrer sur la lutte contre la dépendance de la dynamique ultrarapide sur les propriétés des matériaux telles que l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya, une interaction pouvant conduire à la stabilisation des structures de spin chirales, " a déclaré Nico Kerber de l'Institut de physique de l'Université de Mayence, auteur principal de l'article.

« Nous sommes particulièrement reconnaissants envers nos collègues italiens qui ont réalisé une partie de l'expérience lors du premier verrouillage du coronavirus en Europe. Ces analyses supplémentaires ont été vitales pour notre étude et nous sommes heureux que le support vidéo et l'envoi postal d'échantillons aient fonctionné ici. Mais nous nous réjouissons également de pouvoir refaire ces expériences en présentiel avec nos collègues de la FERMI, " a ajouté le professeur Christian Gutt de l'Université de Siegen, auteur correspondant de l'article.

"Je suis très heureux de voir la prochaine étape franchie pour permettre l'utilisation de configurations de magnétisation chirale dans de nouveaux dispositifs spintroniques. La collaboration internationale avec des installations majeures telles que FERMI est cruciale pour permettre un tel travail. Des collaborations comme celle-ci sont la pierre angulaire de nos études supérieures. programmes et centres de recherche, " a souligné le professeur Mathias Kläui de JGU, superviseur du premier auteur et directeur du projet d'excellence Dynamique et topologie (TopDyn). « Nous favorisons ces collaborations grâce au financement du Centre de recherche collaboratif CRC/TRR 173 Spin+X, les deux programmes d'études supérieures Materials Science in Mayence (MAINZ) et Max Planck Graduate Center avec Johannes Gutenberg University Mainz (MPGC), et le domaine de recherche TopDyn."