Materialens elektroniska egenskaper kan direkt påverkas via ljusabsorption på under en femtosekund (10 ^-15 sekunder), vilket betraktas som gränsen för den maximala hastigheten för elektroniska kretsar. I kontrast, Materiens magnetiska moment har hittills endast kunnat påverkas av en ljus- och magnetismkopplad process och omväg med hjälp av magnetfält, vilket är anledningen till att magnetisk omkoppling tar så mycket längre tid och åtminstone flera hundra femtosekunder.

Ett konsortium av forskare från Max Planck Institutes for Quantum Optics and for Microstructure Physics, från Max Born Institute, vid universitetet i Greifswald och Graz tekniska universitet har först nu kunnat manipulera de magnetiska egenskaperna hos ett ferromagnetiskt material på en tidsskala av elektriska fältsvängningar av synligt ljus - och därmed i synk med de elektriska egenskaperna - med hjälp av laserpulser . Denna påverkan kunde accelereras med en faktor 200 och mättes och representerades med tidsupplöst attosekundspektroskopi. Forskarna beskrev sitt experiment i tidskriften Natur .

Materialets sammansättning som ett avgörande kriterium

I attosekundspektroskopi, magnetiska material bombarderas med ultrakorta laserpulser och påverkas elektroniskt. "Ljusblixtarna sätter igång en inneboende och vanligtvis fördröjande process i materialet. Den elektroniska exciteringen översätts till en förändring i magnetiska egenskaper, " förklarar Martin Schultze, som tills nyligen arbetade vid Max Planck Institute for Quantum Optics i München, men som nu är professor vid Institutet för experimentell fysik vid TU Graz. På grund av kombinationen av en ferromagnet med en icke-magnetisk metall, den magnetiska reaktionen i det beskrivna experimentet, dock, sker lika snabbt som den elektroniska. "Med hjälp av den speciella konstellationen, vi kunde optiskt åstadkomma en rumslig omfördelning av laddningsbäraren, vilket resulterade i en direkt kopplad förändring i de magnetiska egenskaperna, " säger Markus Münzenberg. Tillsammans med sitt team i Greifswald, han utvecklade och producerade de speciella materialsystemen.

Schultze är entusiastisk över omfattningen av forskningens framgång:"Aldrig tidigare har ett så snabbt magnetiskt fenomen observerats. Genom detta, ultrasnabb magnetism kommer att få en helt ny innebörd." Sangeeta Sharma, forskare vid Max Born Institute i Berlin som förutspådde den underliggande processen med hjälp av datormodeller, är imponerad:"Vi förväntar oss ett betydande utvecklingslyft från detta för alla applikationer där magnetism och elektronspin spelar en roll."

Inledande steg mot koherent magnetism

Vidare, forskarna visar i sina mätningar att den observerade processen löper koherent:det betyder att den kvantmekaniska vågnaturen hos de rörliga laddningsbärarna bevaras. Dessa förhållanden tillåter forskare att använda enskilda atomer som informationsbärare istället för större materialenheter eller att påverka de förändrade magnetiska egenskaperna med hjälp av en annan specifikt fördröjd laserpuls, på så sätt framskrider den tekniska miniatyriseringen. "När det gäller nya perspektiv, detta kan leda till liknande fantastiska utvecklingar som inom magnetismen, såsom elektronisk koherens i kvantberäkningar, säger Schultze hoppfullt, som nu leder en arbetsgrupp med fokus på attosekundsfysik vid Institutet för experimentell fysik.