研究人员用激光创造出奇异的磁性结构

研究人员用激光创造出奇异的磁性结构

江苏激光联盟导读:

瑞典隆德大学的研究发现了一种利用超快激光脉冲制造纳米磁性粒子的新方法。这一发现可能为新的、更节能的技术组件铺平道路,并在未来的量子计算机中变得有用。

来源:Credit: Claudio Verdozzi


skyrmions有时被描述为磁旋涡。与罗盘和冰箱磁铁等传统磁铁中出现的铁磁状态不同,skyrmion状态非常特殊:磁化的方向在材料中并非处处指向同一方向,而是最好描述为一种旋转磁性。

激光诱导skyrmion成核。


Skyrmions对基础研究和工业都很感兴趣,因为它们可以用来制造更紧凑的计算机内存。然而,这说起来容易做起来难。将skyrmions用于技术目的需要在短时间尺度上以高空间精度高效地写入、擦除和操纵粒子。


在发表在《npj计算材料》上的一项新研究中,隆德大学的研究人员Claudio Verdozzi和Emil Viñas Boström以及德国汉堡马克斯·普朗克物质结构和动力学研究所的研究人员Angel Rubio发现了一种新方法。


平衡磁性。


隆德大学(Lund University)物理研究员Claudio Verdozzi表示:“在我们的研究中,我们从理论上证明了如何满足其中一个要求,即如何使用激光脉冲在超短时间尺度上创建磁性Skyrmions。”。


研究小组已经确定了一种微观机制,可以解释一种实验方案,该方案已被证明对创造奇怪的Skyrmions非常有用。研究人员利用飞秒激光脉冲——持续时间为百万分之一秒的光脉冲——证明了有可能以超快的速度制造出Skyrmions。


skyrmion激发的参数依赖性。


Claudio Verdozzi说:“我们的研究结果与制造更节能的技术部件非常相关。研究表明,光可以在很短的时间内操纵局部磁激发。”


这一新发现可以带来许多应用,包括量子技术——量子力学特性用于解决传统计算机无法处理的极端高级计算的领域。人们还认为,Skyrmions和所谓的自旋波等磁激发能够帮助减少技术组件的能耗,从而有助于实现未来的气候目标。


Claudio Verdozz总结道:“由于其技术潜力,Skyrmions在理论和实验研究方面都很受关注。此外,它们奇特的磁性模式在概念和数学上都很有吸引力,因此非常有趣。”


来源:Microscopic theory of light-induced ultrafast skyrmion excitation intransition metal films, npj Computational Materials (2022). DOI:10.1038/s41524-022-00735-5

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