Презентация на тему Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание

невозможность фемтомагнетизма
Экспериментальное наблюдение сверхбыстрой магнитной динамики
Основные теоретические подходы
Наши работы

импульсов на магнитное состояние веществ со спиновым магнитным упорядочением.


U.

G. Zhang, W. Hübner, E. Beaurepaire, J.-Y. Bigot, Topic Apply Physics, 83, 245, 2002

.
Сверхбыстрые процессы (ultrafast processes) – процессы, характерные времена которых

― время спин-решёточной релаксации.
Амплитуда магнитного поля в мощных лазерный

Не противоречит теории магнетизма!
2,3 пикосекунды

задержки после импульса накачки Δt (ps)

– сигнал до

– сигнал после накачки

– длительность накачки

фс – время релаксации
сигнала

E. Beaurepaire et all,
Phys. Rev. Lett. 76, (1996) 4250.

Physics, 5, 515 (2009).
длительность τpulse = 50 фс,
флюенс Ф

Optic — электрооптический сигнал, соответствующий возбуждению зарядов.

Magnetic — магнитооптический сигнал, соответствующий возбуждению спинов.

Результат: Возбуждение спинов происходит во время действия pump (50 фс), как и возбуждение зарядов.

0,3 пс
время вращения L — 5

A. V. Kimel et al, Letters to Nature, 429, 850 (2004).

Параметры pump:

τpulse = 48 фс,
λ = 1200 нм.

Вещество TmFeO3 — двухподрещёточный
антиферромагнетик с переориентацией вектора
антиферромагнетизма.

435, 655 (2005).
Вещество DyFeO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с большим

Параметры pump:

τpulse = 200 фс,
Ф = 30 мДж/см2,
λ = 1200 нм,
две циркулярные поляризации.

Результат: 1) нетепловое воздействие
(зависимость от поляризации)
2) частота осцилляций зависит от
температуры.

циркулярно, но и для линейно поляризованной накачки.
A. M. Kalashnikova

Вещество FeBO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с высокой температурой Нееля TN = 348 K.

Параметры pump:

τpulse = 150 фс, Ф = (1 – 60) мДж/см2,
λ = 1000 нм,
поляризация: циркулярная и линейная

Gd-Fe-Co с перпендикулярной анизотропией: до облучения (a), после облучения

τpulse = 40 фс ― длительность одного импульса,
λ = 800 нм ― длина волны
f = 1 кГц ― частота следования импульсов,
v = 30 мкм/с ― скорость сканирования,
Ф = 11,4 мДж/см2 ― флюэнс накачки.

Kalashnikova, A. V. Kimel, D. Hinzke, U. Nowak, R.

Вещество Gd22Fe74,6Co3,4 — аморфная ферромагнитная плёнка толщиной 20 нм, с наведённой анизотропией.

.

Результат: намагниченность исчезает, затем восстанавливается в направлении, определяемом киральностью накачки.

наносекундной?

влияние на эту систему 10 фемтосекундного и наносекундного импульса

взаимодействие с электрическим полем накачки
Времена релаксации S и L

эффективным магнитным полем Heff = 20 T
и длительностью

Результат – 3 стадии релаксации:
1-ая стадия – нагрев до температуры T ≈ 1000 K (t = 0,5 пс)
2-ая стадия – остывание до T < TC (t = 10 пс)
3-ая стадия – формирование домена (t = 30 пс). Направление намагниченности домена зависит от ориентации Heff

«Нагрев» до 1000 К это не тепловой, а динамический хаос.

Неопределённость в частоте накачки
фс.
2. Нерезонансность возбуждения
3. Время

4. Релаксация возбуждённого состояния — спонтанное излучение.

(ширина линии).

N — число атомов
L — хранилище исходной оптической когерентности?
Kurkin

M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78,

стационарного уравнения
- орбитальный ферромагнетизм

При Ω = ħG решалось уравнение

С начальным условием

Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).

Rev. B, 78, 134430 (2008).
М.И. Куркин, Н.Б. Орлова Физика

и фемтосекундной накачек
Планируется изучить влияние этого факта на магнитооптические

сих пор нет единого представления о природе этих явлений.