2021年6月8日
当短脉冲激光的磁性材料- - -一个大型国际合作由美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室着手回答这个问题。
他们只是报道美国国家科学院院刊》上欧洲杯线上买球整个材料,激光压制磁几个皮秒,或10秒。了解磁相关性变化对超快时间尺度是第一步在面向应用的方面能够控制磁性。例如,使用这样的控制,我们可以更快的写数据到内存设备或提高超导(物质导电的现象没有能量损失),通常与其他国家竞争像磁性。
材料研究锶氧化铱(Sr3红外2O7),一个双层的反铁磁性物质的晶体结构和一个大的磁各向异性。在反铁磁性物质,磁矩,或者电子自旋,使邻近的旋转方向相反。各向异性是指旋转需要支付一个精力充沛的成本在任何随机方向旋转;他们真的想坐在指出向上或者向下的晶体结构。x射线散射群布鲁克海文实验室的凝聚态物理和材料科学(CMPMS)部门此前研究这种材料(和单层复合姐姐,Sr欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球2——4),因此他们进入这个研究很好地理解的平衡态。
“很短的激光脉冲干扰系统,破坏其磁秩序,”说第一作者丹尼尔·马佐尼前小组成员,现在乐器科学家连续角度多重能量分析(CAMEA)光谱仪在瑞士保罗谢勒研究所。“在这项研究中,我们关注系统如何放松回到正常状态。我们知道放松非常快速的发生,并拍照的动作非常快,我们需要非常短的脉冲照明。与x射线自由电子激光源,我们可以生成足够短脉冲原子和分子的运动。这种来源只存在五个世界各地的地方——在美国,日本,韩国,德国,瑞士。”
在这项研究中,研究小组的实验在两个的五个设施。SPring-8埃紧凑的自由电子激光(SACLA)在日本,他们进行了时间分辨共振弹性光散射(tr-REXS)。在x射线pump-probe仪器的光源——美国能源部科学办公室用户设备在SLAC国家加速器实验室——科学家们进行时间分辨共振非弹性散射x射线(tr-RIXS)。欧洲杯线上买球在两种散射技术,x射线(探针)的材料激光脉冲后几乎立即(泵)。通过测量散射粒子的能量和角度的光(光子),科学家可以确定材料的电子结构,因此磁配置。欧洲杯猜球平台在这种情况下,x射线能量被调谐敏感铱原子周围的电子,这驱动磁性材料。虽然tr-REXS可以揭示的程度远程磁秩序,tr-RIXS可以提供当地的照片磁相互作用。
“为了观察旋转的具体行为,我们需要测量x射线的能量变化与精度很高,”物理学家解释共同通讯作者马克迪恩CMPMS部门的x射线散射。“这样做,我们建立和安装在线性电动x射线光谱仪。”
他们的数据揭示出磁相互作用是抑制不仅在本地无处不在。这种抑制持续皮秒磁顺序返回到最初反铁磁性的状态。
“双层体系没有积极的低成本方法变形磁状态,”迪安解释说。“它被困在这个瓶颈,磁性的平衡,不是恢复,至少不是在单层系统尽快。”
“对于大多数应用程序,如数据存储、你想要快速磁开关,”马佐尼补充说。“我们的研究表明系统旋转可以指出哪个方向更好的操纵磁性。”
接下来,该小组计划看看相关材料,希望操纵磁性更有针对性的方法——例如,强烈改变两欧洲杯足球竞彩个相邻旋转彼此“交谈”。
“如果我们可以改变两个自旋之间的距离,看看它们如何影响他们的互动,这是很酷的,”马佐尼说。“了解磁性的演变,我们可以调整它,也许产生新的州。”
设置和操作所需的光谱仪的复杂性大协作包括前任和现任布鲁克海文x射线散射小组成员丹尼尔·马佐尼德里克·迈耶斯悦曹,嘉林,Vivek Thampy胡锦涛苗,特Assefa,伊恩·罗宾逊,约翰•希尔和Xuerong刘。詹姆斯淡水河谷,达什伍德卡梅伦和伦敦大学学院的德斯蒙德McMorrow;迭戈Casa和金Jungho能源部的阿贡国家实验室;激光专家艾伦·约翰逊和罗马Mankowsky保罗谢勒研究所的迈克尔•弗斯特的马克斯普朗克研究所的结构和动力学问题,和奥尔胡斯大学的Simon墙;和beamline团队从线性和SACLA也对实验的成功至关重要。理论的合作包括布鲁克海文国家实验室的罗伯特•科尼卡和尼尔·罗宾逊和安德鲁·詹姆斯曾经布鲁克海文。
其他合作机构是俄克拉何马州立大学,中国科学院开放大学、阿姆斯特丹大学ShanghaiTech大学理巴塞罗那科技研究所和田纳西大学。欧洲杯线上买球
这项研究是由美国能源部科学办公室,瑞士国家科学基金会、英国工程和物理科学研究委员会的研究和创新,欧洲杯线上买球ShanghaiTech大学创业基金的大部分中国,中国国家自然科学基金委、中国科学院,西班牙经济和竞争力,Fundacio Privada Cellex, Fundacio Mir-Puig, Generalitat de加泰罗尼亚,欧洲研究理事会和国家科学基金会。
来源:https://www.bnl.gov/world/