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    Dinâmica ultrarrápida de estruturas de spin quirais observadas após excitação óptica

    Os pulsos de raios-X circulares de entrada polarizados à esquerda (CL) e polarizados à direita (CR) se espalham de maneira diferente nas paredes do domínio magnético quiral, levando a uma assimetria observada no sinal de diferença (CL-CR). Crédito:Frank Freimuth

    Um projeto de pesquisa conjunto da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), a Universidade de Siegen, Forschungszentrum Jülich, e o Elettra Synchrotron Trieste alcançou um novo marco para o controle ultrarrápido do magnetismo. A equipe internacional tem trabalhado em configurações de magnetização que exibem torção quiral. A quiralidade é uma quebra de simetria, que ocorre, por exemplo, na natureza em moléculas que são essenciais para a vida. A quiralidade também é conhecida como lateralidade, já que as mãos são um exemplo cotidiano de dois itens que - dispostos de forma invertida em espelho - não podem ser sobrepostos um no outro. As configurações de magnetização com quiralidade fixa são atualmente investigadas intensamente devido às suas propriedades fascinantes, como estabilidade aprimorada e manipulação eficiente por corrente. Essas texturas magnéticas, portanto, prometem aplicações no campo da spintrônica quiral ultrarrápida, por exemplo, na escrita ultrarrápida e no controle de objetos magnéticos topológicos quirais, como skyrmions magnéticos, ou seja, configurações de magnetização especialmente torcidas com propriedades emocionantes.

    Os novos insights publicados em Nature Communications lançar luz sobre a dinâmica ultra-rápida após a excitação óptica de estruturas de spin quirais em comparação com estruturas de spin colineares. De acordo com as descobertas dos pesquisadores, a ordem quiral é restaurada mais rapidamente em comparação com a ordem colinear após a excitação por um laser infravermelho.

    A equipe de pesquisa realizou experimentos de espalhamento de raios-X de pequeno ângulo em amostras de filme fino magnético estabilizando configurações magnéticas quirais na instalação de laser de elétrons livres (FEL) FERMI em Trieste, Itália. A instalação oferece a possibilidade única de estudar a dinâmica de magnetização com resolução de tempo de femtossegundo usando luz polarizada circular esquerda ou luz polarizada direita. Os resultados indicam uma recuperação mais rápida da ordem quiral em comparação com a dinâmica da ordem magnética colinear, o que significa que as torções são mais estáveis ​​do que as configurações magnéticas retas.

    Cooperação com os principais parceiros internacionais como a pedra angular de uma pesquisa de sucesso

    "Trabalhamos nesse experimento há muito tempo. Agora que sabemos que a dinâmica ultrarrápida das estruturas de spin quiral e colinear é diferente, podemos nos concentrar em lidar com a dependência da dinâmica ultrarrápida nas propriedades do material, como a interação Dzyaloshinskii-Moriya, uma interação que pode levar à estabilização de estruturas de spin quirais, "disse Nico Kerber, do Instituto de Física da Universidade de Mainz, autor principal do artigo.

    "Estamos especialmente gratos aos nossos colegas italianos que realizaram uma parte do experimento durante o primeiro bloqueio de coronavírus na Europa. Essas varreduras adicionais foram vitais para nosso estudo e estamos felizes que o suporte de vídeo e o envio de amostras tenham funcionado aqui. Mas também estamos ansiosos para poder realizar esses experimentos novamente em pessoa com nossos colegas da FERMI, "acrescentou o professor Christian Gutt, da Universidade de Siegen, autor correspondente do artigo.

    "Estou muito feliz em ver o próximo passo dado para permitir o uso de configurações de magnetização quirais em novos dispositivos spintrônicos. A colaboração internacional com grandes instalações como a FERMI é crucial para possibilitar esse trabalho. Colaborações como esta são a base de nossa pós-graduação programas e centros de pesquisa, "enfatizou o professor Mathias Kläui da JGU, supervisor do primeiro autor e diretor do projeto de excelência Dinâmica e Topologia (TopDyn). "Promovemos essas colaborações com financiamento do Centro de Pesquisa Colaborativa CRC / TRR 173 Spin + X, os dois programas de pós-graduação Ciência de Materiais em Mainz (MAINZ) e Max Planck Graduate Centre com Johannes Gutenberg University Mainz (MPGC), e a área de pesquisa TopDyn. "


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