Os pesquisadores estudaram a magnetização ultrarrápida sem equilíbrio em sistemas de spin correlacionados nos últimos anos. Tanto no nível fundamental quanto no de aplicativo, excitação de pulso de laser ultrarrápido e medição dinâmica fornecem um caminho eficaz para detecção óptica rápida, bem como o controle da ordem magnética. Estudos foram conduzidos com mídia magnética medindo o efeito Kerr magneto-óptico resolvido no tempo (TR-MOKE), fenômeno de relaxamento magnético ultrarrápido, como desmagnetização ultrarrápida e precessão uniforme. A precessão da magnetização opticamente excitada em mídia magnética exibe a resposta temporal da magnetização quando o campo magnético efetivo é instantaneamente alterado pela excitação de pulso de laser ultrarrápido e fornece informações microscopicamente sobre a dinâmica de spin.

Recentemente, a pesquisa tem se concentrado na heteroestrutura BiFeO3 (BFO) e LaMnO3 dopada com Sr para uma série de novas propriedades físicas que se originam da interação de troca antiferromagnética (AFM) e ferromagnética (FM) através da heterointerface. Em um artigo publicado recentemente em CIÊNCIA CHINA Física, Mecânica e Astronomia , pesquisadores do Instituto de Física, Academia Chinesa de Ciências, relataram sua investigação sobre a dinâmica de magnetização excitada por laser ultrarrápida de filmes finos de La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) ferromagnéticos (FM) com camadas de revestimento de BiFeO3 (BFO) de crescimento epitaxial.

Esses pesquisadores fabricaram a heteroestrutura BFO / LSMO usando o sistema epitaxia de feixe molecular de laser. Conforme projetado, Filmes finos de LSMO de 10 nm de espessura foram depositados em substratos de cristal único (001) SrTiO3 (STO), e filmes de BFO de três ou 20 nm de espessura foram revestidos nos filmes LSMO. A difração de raios X foi realizada para caracterização estrutural. Com o sistema de medição de efeito Kerr magneto-óptico ultrarrápido resolvido em tempo (TR-MOKE) que eles construíram, os pesquisadores mediram a resposta temporal das amostras que prepararam dentro da escala de tempo de ~ 500 ps usando uma técnica de bomba-sonda.

Dois tipos distintos de oscilações foram lançados depois que o pulso da bomba excitou a amostra. A oscilação de alta frequência em ~ 103 GHz era independente do campo magnético externo, que foi atribuído aos fônons acústicos coerentes gerados nos substratos STO pela irradiação de pulso de bomba. O outro modo de oscilação ocorreu em uma frequência mais baixa (10-30 GHz), exibindo uma dependência positiva do campo magnético externo. Esta relação confirmou o comportamento de oscilação como sendo a precessão de magnetização desencadeada opticamente, que foi observada em mídia magnética em medições TR-MOKE ultrarrápidas anteriores.

Curiosamente, comparando o comportamento de precessão opticamente excitado das amostras sob os mesmos campos magnéticos externos, o período de oscilação da precessão pareceu ser expandido para os filmes LSMO revestidos com BFO, e a amostra revestida com BFO de 20 nm de espessura exibiu um período de oscilação mais longo do que aquela revestida com BFO de 3 nm de espessura. As transformadas de Fourier mostram mudanças distintas da posição do pico da frequência de precessão em cada caso para o mesmo campo magnético externo, confirmando assim a modulação de frequência da precessão de magnetização.

Os pesquisadores analisaram o campo magnético efetivo no filme LSMO e atribuíram a redução da frequência de precessão à supressão da anisotropia pelas camadas de revestimento de BFO. Além disso, eles supõem que tal comportamento foi induzido pela interação de troca através da interface BFO / LSMO.

"Investigar a precessão de magnetização opticamente excitada em óxidos magnéticos pode lançar luz sobre a aplicação potencial em dispositivos spintrônicos, "escreveram os pesquisadores." Nossas descobertas podem fornecer uma abordagem eficaz para controlar o comportamento do spin em filmes de óxido magnético por meio do projeto estrutural. "