Figura 1. Esquema de reversões de magnetização induzidas por pulsos de laser de filmes finos de Gd-Fe-Co. A dinâmica de rotação é conhecida por diferir dependendo da temperatura de compensação de momento angular TA dos filmes. Quando o conteúdo de Gd é 26% (TA> RT), Espera-se uma reversão suave do giro com forte amortecimento. Crédito:Universidade de Osaka
Fazendo um ímã de um pedaço de ferro e uma bobina ou fio, ou outro ímã, é um experimento simples. Um campo elétrico ou magnético externo pode alinhar grupos de átomos no ferro ao longo do tempo para que eles assumam seu próprio campo magnético permanente. Um processo acelerado semelhante armazena informações em discos rígidos de computador. Um caso especial de magnetismo, conhecido como ferrimagnetismo, poderia permitir uma comutação ainda mais rápida de magnetismo, levando a grandes melhorias na maneira como os computadores lidam com as informações.
Agora, um grupo de pesquisa internacional, liderado por físicos da Universidade de Osaka, forneceu uma nova visão sobre como a composição de materiais ferrimagnéticos pode afetar suas interações com a luz. Eles relataram recentemente suas descobertas em Física Aplicada Express .
"Sabemos que os pulsos de laser podem reverter a magnetização em certas ligas ferrimagnéticas, mas a luz também afeta outras propriedades do material, "diz o co-autor Hidenori Fujiwara." Para saber mais sobre as interações do magnetismo com a luz, estudamos a dinâmica de spin de filmes finos ferrimagnéticos contendo diferentes proporções de gadolínio. "
Os materiais ferrimagnéticos podem ser vistos como uma mistura de elétrons girando em diferentes locais do material. Algumas das rotações podem se cancelar, mas uma certa magnetização residual permanecerá. Disparar um pulso de laser ultrarrápido no material pode mudar completamente a direção de rotação, invertendo o magnetismo, ou pode atrapalhar os giros, causando uma espécie de oscilação conhecida como precessão do spin. O tipo de comportamento mostrado depende fortemente da temperatura e composição do material.
Figura 2. Imagens magnéticas dependentes do tempo das amostras (a) Gd26% e (b) Gd22%, respectivamente. Na amostra Gd26%, clara reversão de spin é observada. Contudo, na amostra Gd22%, modulação de magnetização em forma de onda propagada isotropicamente ao longo da direção radial. Crédito:Universidade de Osaka
Os pesquisadores usaram uma configuração de medição síncrotron avançada desenvolvida em seus estudos anteriores para mostrar que variar ligeiramente a composição de uma liga mudou drasticamente sua resposta ao pulso de laser. Um pouco mais de gadolínio nos filmes levou à inversão do spin magnético; um pouco menos levou à precessão do spin à temperatura ambiente.
A configuração dos pesquisadores também pode visualizar a natureza ondulatória da precessão do spin ao longo de alguns nanossegundos após o pulso de laser. Eles mostraram que o ângulo de precisão, ou o ângulo da oscilação de rotação, foi o maior relatado até o momento.
"Estes são sistemas complexos com muitas propriedades de interação diferentes, mas extraímos algumas relações claras entre a composição de uma liga ferrimagnética e suas interações magnéticas com a luz, "diz o co-autor Akira Sekiyama." Compreender esses comportamentos é importante do ponto de vista da física fundamental, e essencial para a aplicação desses sistemas de materiais em dispositivos eletrônicos avançados. "
Figura 3. Distribuição de spin do filme de Gd-Fe-Co contendo 22% de Gd a 1.500 picossegundos após a duração do pulso de laser. Um perfil de linha de distribuição de spin (gráfico principal), uma imagem magnética (imagem inserida), e distribuição calculada de direções de rotação (desenhos inferiores) são mostrados. Pode-se ver ondas de spin em propagação, cujo ângulo de precessão varia de 15 a 20 graus. Crédito:Universidade de Osaka
