Физики нашли способ переключать магнитную память лазером всего за триллионную долю секунды

Учёные показали, что намагниченность твёрдых материалов можно заметно менять сверхкороткими вспышками света длительностью меньше триллионной доли секунды. Такой импульс кратко нарушает магнитный порядок и заставляет спины электронов отклоняться от исходного направления, при этом без прямого контакта с материалом и без длительной подпитки энергией.

Международную работу возглавили исследователи из Ланкастерского университета. Команда сравнила два близких по свойствам магнитных материала, которые отличались устройством электронных орбиталей. После воздействия ультрабыстрым светом учёные проанализировали новое магнитное состояние и обнаружили резкую разницу в силе отклика.

Ключевым фактором оказалась связь орбитального движения электронов со спином. В образце, где такое взаимодействие выражено сильнее, световой импульс вызывал отклонение спинов до десяти раз больше, чем в материале без этого усиления. По сути, орбитальное движение помогает эффективнее передавать угловой момент, из-за чего управлять намагниченностью светом получается значительно результативнее и быстрее.

Авторы отмечают, что подобный механизм может стать основой для более быстрых и экономичных технологий. Магнитные состояния лежат в основе хранения данных, а магнитные материалы и сенсоры широко используются в электронике. Улучшение управления намагниченностью с помощью света потенциально позволяет снижать нагрев и потери, которые возникают при использовании электрических токов. Ведущий автор работы Ростислав Михайловский также подчеркнул, что результат может стимулировать дальнейшие исследования механизмов быстрого и эффективного управления намагниченностью для будущих квантовых технологий.

Дальше исследователи планируют искать аналогичный эффект в других материалах с сильной связью орбитального движения и спина и уточнять оптические методы для практических применений. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.