Magnetiska material har en världsomspännande marknadsandel på cirka 50 miljarder dollar per år. En ny gräns i studien av dessa material, femtomagnetism, kan leda till ultrasnabba magnetiska lagringsenheter som skulle omvandla informationsteknik med lagringsenheter flera storleksordningar snabbare.

Nu, forskare rapporterar en bordsskivmetod för att karakterisera en sådan snabbare magnetisk lagring med hjälp av högharmonisk generation av laserljus i tunna järnfilmer, som forskarna liknar generering av ljudvågor genom att slå tangenter på ett piano.

De presenterar sitt arbete den här veckan vid American Physical Society March Meeting 2019 i Boston, och en av forskarna kommer också att delta i en presskonferens som beskriver arbetet. Information för att logga in för att titta och ställa frågor på distans finns i slutet av detta pressmeddelande.

Om du spelar ett piano mjukt, pianohammaren träffar en sträng som genererar ett ljud med en särskild grundfrekvens, ledande forskare, Guoping Zhang, förklarade, men om du slår hårdare, tonkvaliteten ändras från bas till diskant. "I basregionen, det finns 50 till 60 gånger grundfrekvensen eller 50 till 60 övertoner, "sa han." I vårt arbete, vi gör i princip samma sak med ljus, omvandla en enda frekvens till många, många multiplar av ljusfrekvensen, eller höga övertoner. "

"Det finns massor av icke -magnetiska material som kan producera höga övertoner, sa Zhang, som är professor i fysik vid Indiana State University. "Betydelsen av vårt arbete är att utvidga konceptet med höga övertoner till teknologiskt viktiga magnetiska material."

Metoden mäter hur elektroner rör sig, eller snurra, under inflytande av en stark laserpuls på en kvadrilliondel-av-en-sekund tidsskala. Det finns många sätt att mäta magnetiska egenskaper hos ett prov, Zhang sa, men majoriteten saknar förmågan att lösa de kvantmekaniska snurr som är i centrum för spintronics.

"Nyheten i vår metod, som aldrig var känd förut, är att vi direkt kan upptäcka spinnsignalen, "Zhang sa." Denna signal är avgörande och är kärnan i spinnbaserad teknik. "

Vad mer, Zhang sa, "forskare förlitar sig ofta på mycket stora anläggningar för att utföra nödvändiga mätningar. Hög harmonisk generation från Fe tunna filmer är ett bordsskivsexperiment; det är därför mer tillgängligt för många grupper."

"Vårt arbete inspirerades av flera banbrytande verk framför oss, "Sade Zhang. Den första är femtomagnetism där en ultrasnabb laserpuls, istället för ett magnetfält, kan användas för att avmagnetisera ett prov. Den andra är forskning med hög harmonisk generation i andra material.

"Vi kombinerade dessa två fält tillsammans, "Zhang sa." I framtiden planerar vi att undersöka mycket mer komplicerade men tekniskt viktiga material med komplicerade spinntexturer som är svåra att undersöka med andra tekniker. "

Zhang säger att gruppens arbete har samma vision som kvantteknik när det gäller elektronspinn för att bära information, men är mer praktiskt eftersom det härrör från magnetiska lagringsidéer. "Vårt nuvarande arbete kommer att ge ett sätt att karakterisera dessa kvantbitar, " han sa.