O disprósio não é apenas o elemento atômico com os momentos magnéticos mais fortes, mas também possui outra propriedade interessante:seus momentos magnéticos apontam ou todos na mesma direção (ferromagnetismo) ou são inclinados um contra o outro, dependendo da temperatura. Isso torna possível investigar em uma única amostra como os momentos magnéticos orientados de forma diferente se comportam quando são excitados por um pulso de energia externa.

A física Dra. Nele Thielemann-Kuehn e seus colegas agora investigaram esse problema no BESSY II. A fonte de raios-X BESSY II é uma das poucas instalações em todo o mundo que permite a observação de processos tão rápidos quanto perturbações de ordem magnética. Ela descobriu que a orientação magnética no disprósio antiferromagnético pode ser alternada muito mais facilmente usando um pulso de laser curto do que no disprósio ferromagnético.

"Isso ocorre porque os momentos magnéticos no nível atômico são acoplados a momentos angulares como um giroscópio, "explica Thielemann-Kuehn. Virar um giroscópio rotativo requer força porque seu momento angular deve ser transferido para outro corpo." Albert Einstein e Wander Johannes de Haas mostraram em um famoso experimento em 1915 que quando a magnetização de uma barra de ferro suspensa muda , a barra começa a girar porque os momentos angulares dos ímãs de nível atômico na barra suspensa são transferidos para ela como um todo. Se os momentos magnéticos de nível atômico já estão apontando em direções diferentes inicialmente, seus momentos angulares podem interagir uns com os outros e se anular, como se você fosse combinar dois giroscópios girando na direção oposta, "diz o Dr. Christian Schuessler-Langeheine, chefe do grupo.

A transferência do momento angular leva tempo, no entanto. Ordem antiferromagnética, para o qual esta transferência não é necessária, deve, portanto, ser perturbado mais rapidamente do que a ordem ferromagnética. Thielemann-Kuehn e seus colegas já forneceram evidências disso. Além disso, a equipe também descobriu que a energia necessária no caso dos momentos antiferromagnéticos é consideravelmente menor do que no caso da ordem ferromagnética.

A partir desta observação, os cientistas foram capazes de sugerir como os materiais podem ser desenvolvidos com uma combinação de spins alinhados ferromagnéticos e antiferromagnéticos adequados como meios de armazenamento magnético e podem ser trocados com gasto de energia consideravelmente menor do que o material feito de ímãs convencionais.

O estudo é publicado em Revisão Física B .