Att dela information i realtid kräver komplexa nätverk av system. Ett lovande tillvägagångssätt för att påskynda datalagringsenheter består av att växla magnetiseringen, eller elektronernas spinn, av magnetiska material med ultrakorta femtosekundlaserpulser. Men hur spinnet utvecklas i nanovärlden på extremt korta tidsskalor, på en miljondels miljarddels sekund, har förblivit i stort sett mystiskt. Teamet av professor François Légaré vid Institut national de la recherche scientifique (INRS) har gjort ett stort genombrott inom detta område, i samarbete med TU Wien, Österrike, den franska nationella synkrotronanläggningen (SOLEIL) och andra internationella partners. Deras arbete publicerades i tidskriften Optica .

Hittills förlitar sig studier i ämnet starkt på stora röntgenanläggningar med begränsad tillgång som frielektronlasrar och synkrotroner. Teamet demonstrerar, för första gången, ett ultrasnabbt mjukt röntgenmikroskop för bordsskivor för att spatio-temporalt lösa spindynamiken inuti sällsynta jordartsmetaller, som är lovande för spintroniska enheter.

Denna nya mjuka röntgenkälla baserad på en Ytterbiumlaser med hög energi representerar ett avgörande framsteg för att studera framtida energieffektiva och höghastighetsspintroniska enheter och kan användas för många tillämpningar inom fysik, kemi och biologi.

"Vårt tillvägagångssätt ger en robust, kostnadseffektiv och energiskalbar elegant lösning för många laboratorier. Den tillåter studier av ultrasnabb dynamik i strukturer i nanoskala och mesoskala med både nanometerspatiella och femtosekunds tidsupplösningar, såväl som med elementspecificiteten." säger professor Andrius Baltuska, vid TU Wien.

Ljusa röntgenpulser för att se snurran

Med denna ljusa källa av röntgenfotoner har en serie ögonblicksbilder av magnetiska strukturer av sällsynta jordartsmetaller i nanoskala registrerats. De exponerar tydligt den snabba avmagnetiseringsprocessen, och resultaten ger rik information om de magnetiska egenskaperna som är lika exakta som de som erhålls med storskaliga röntgenanläggningar.

"Utvecklingen av ultrasnabba bordsröntgenkällor är spännande för banbrytande tekniska tillämpningar och moderna vetenskapsområden. Vi är glada över våra resultat, som kan vara till hjälp för framtida forskning för spintronik, såväl som andra potentiella områden", säger INRS postdoktor, Dr Guangyu Fan.

"Sällsynta jordartsmetallsystem är trendiga i samhället på grund av deras nanometerstorlek, snabbare hastighet och topologiskt skyddade stabilitet. Röntgenkällan är mycket attraktiv för många studier på framtida spintroniska enheter som består av sällsynta jordartsmetaller", säger Nicolas Jaouen, senior forskare vid den franska nationella synkrotronanläggningen.

Professor Légaré betonar samarbetet mellan experter inom utveckling av toppmoderna ljuskällor och ultrasnabb dynamik i magnetiska material på nanoskala. "Med tanke på den snabba uppkomsten av Ytterbium-laserteknologi med hög effekt, representerar detta arbete en enorm potential för högpresterande mjuka röntgenkällor. Denna nya generation av lasrar, som snart kommer att finnas tillgänglig hos Advanced Laser Light Source (ALLS), kommer att har många framtida tillämpningar för områdena fysik, kemi och till och med biologi, säger han. + Utforska vidare

Ultrasnabb elektronisk kontroll av magnetisk anisotropi med medelinfrarött ljus