通过同步加速器X射线观察到的超快自旋动力学

东京大学的研究人员和他们的合作者成功地观察了位于该国中西部的日本SPring-8 BL07LSU同步加速器设施中铁铂薄膜的超快旋转动力学。这个实验装置是日本同步加速器设备中唯一的一个，划时代的结果可能会导致未来对磁性材料中自旋动力学的系统研究。

随着最近的技术创新，通过磁性圆二色性进行的测量 - 在使用软X射线(具有相对长波长的X射线)的同步加速器设备中进行的测量 - 已经使得可以通过元素确定组成原子的磁化。小体积样品，如薄膜和纳米结构; 因此，这些进步不仅为材料科学应用铺平了道路，而且还为未来使用自旋电子学的电子设备(涉及电荷和旋转的电子设备)提供了这些改进。在自旋电子学中，自旋由激光和其他光源而不是磁场控制，因为通过电流精确地将大磁场施加到较快装置的小部分以控制自旋是非常困难的。

在由东京大学固体物理研究所(ISSP)的项目研究员Kou Takubo和副教授Hiroki Wadati领导的研究中，该小组使用铁铂薄膜，一种铁磁绝缘合金，由研究人员在东北大学，并成功测量时间分辨磁性圆二色性 - 通过用激光照射材料引起现象，然后立即用同步辐射软X射线照射它以进行磁圆二色性测量 - 在ISSP的BL07LSU光束线(a一套实验仪器)在SPring-8同步加速器设施。

该团队通过测量不同的激光强度，发现退磁所需的激光强度阈值明显不同。这样的阈值是光致相变的典型特征。通过这种测量，科学家们成功地在50皮秒(50万亿分之一秒)内观察到超快光诱导的退磁，这是同步辐射X射线的时间分辨率。从目前的结果来看，我们可以期望在具有多于一个磁性元素的合金中观察元素特定的自旋动力学，并且不仅阐明磁化的机制，而且还阐明激光的磁化反转的机理。

“这是在ISSP的SPring-8 BL07LSU光束线中进行自旋动力学研究的第一步，”Wadati说。他继续说道，“我们预计这项研究将导致自由操纵自旋，包括激光诱导的磁化反转。我们的目标是通过使用同步加速器X射线和X射线自由电子激光器系统地研究磁性材料中的自旋动力学。“