东京理工大学 光学激光脉冲产生两种类型的扭矩，类场(？FL)和阻尼样(？DL)，影响YMnO3的三个磁化方向
类似阻尼的转矩对固有的椭圆振荡磁化有显著的影响，在反铁磁有序中产生大的瞬时变化
信用:东京理工大学 在一个可能远远超过传统电子学能力的技术领域:自旋电子学，全世界正在进行巨大的努力
自旋电子器件不是基于带电粒子(电子)的集体运动来工作的，而是可以通过操纵自旋来进行记忆存储和数据传输。自旋是基本粒子与角动量相关的一种固有属性，材料中的许多磁性特征都是由此产生的
不幸的是，控制自旋已被证明是一项具有挑战性的工作，这促使物理学家和工程师寻找高效的材料和技术来实现这一目标
在这方面，反铁磁材料是自旋电子学的良好候选材料，因为它们能抵抗外部磁场，并允许在皮秒的时间尺度内转换自旋值
操纵原子力显微镜中自旋方向的一个有前途的策略是使用光学激光产生极短的磁场脉冲，这种现象被称为逆法拉第效应(IFE)
尽管原子力显微镜中的感应电场对其磁化产生两种截然不同的扭矩(旋转力)，但现在看来，这两种扭矩中最重要的一种在研究中被忽略了
在《自然通讯》最近发表的一项研究中，包括日本东京理工大学的佐藤拓哉教授在内的三位科学家深入研究了这个问题
原子力显微镜中的自旋动力学由两个项描述:类场力矩和类阻尼力矩
后者，正如“阻尼”这个词所暗示的，与光脉冲在材料上引发的自旋振荡的逐渐衰减(或消失)有关
到目前为止，科学家们只从激发后自旋弛豫的角度研究了类阻尼力矩，认为它的振幅在超短自旋激发过程中很小
然而，在这项研究中，佐藤教授和他的同事发现，在某些情况下，它是由于综合实地演练导致的自旋重新定向的主要参与者
通过理论分析和实验验证，他们阐明了阻尼效应成为主导自旋激发机制的条件
对调查结果的简化解释如下
想象一个悬摆(磁化方向)在宽阔的弧线上摆动，画出一个非常明显的椭圆
类似阻尼的扭矩在小直径的方向上产生一个大的瞬时扰动，使其“倾斜”，并使其倾斜，就像一个旋转的陀螺即将落下
佐藤教授解释说:“由于原子力显微镜固有的极高椭圆率，否则与阻尼相关的小磁化强度会导致大的自旋倾斜。”
“考虑到通过在原子力显微镜中有策略地选择离子来调整阻尼强度是可能的，我们可能已经找到了一种方法来调整特定自旋电子学应用的材料特性，”他补充说
这三位科学家还测试了温度对自旋动力学的影响，温度会影响甚至破坏超过一定阈值的反铁磁序
通过将材料放在接近临界转变点的位置，它们能够从阻尼型扭矩中产生更显著的效果
佐藤教授对这些结果感到兴奋，他说:“我们的结果表明，光学产生的扭矩可能提供一种长期以来一直寻求的工具，能够在原子力显微镜中有效实现超快自旋转换
" 尽管在应用自旋电子学成为现实之前，肯定还需要更多的研究，但揭示自旋操纵的有效机制显然是第一步
这项研究证明，这种机制可能隐藏在我们知道和忽略的现象中！
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