Fare un magnete da un pezzo di ferro e una bobina o un filo, o un altro magnete, è un semplice esperimento. Un campo elettrico o magnetico esterno può allineare nel tempo gruppi di atomi nel ferro in modo che assumano il proprio campo magnetico permanente. Un processo accelerato simile memorizza le informazioni sui dischi rigidi del computer. Un caso speciale di magnetismo, noto come ferrimagnetismo, potrebbe consentire una commutazione ancora più rapida del magnetismo, portando a enormi miglioramenti nel modo in cui i computer gestiscono le informazioni.

Ora, un gruppo di ricerca internazionale, guidato dai fisici dell'Università di Osaka, ha fornito nuove informazioni su come la composizione dei materiali ferrimagnetici può influenzare le loro interazioni con la luce. Di recente hanno riportato i loro risultati in Fisica Applicata Express .

"Sappiamo che gli impulsi laser possono invertire la magnetizzazione in alcune leghe ferrimagnetiche, ma la luce influisce anche su altre proprietà del materiale, " dice il coautore Hidenori Fujiwara. "Per saperne di più sulle interazioni del magnetismo con la luce, abbiamo studiato la dinamica di spin di film sottili ferrimagnetici contenenti diverse proporzioni di gadolinio".

I materiali ferrimagnetici possono essere pensati come una miscela di elettroni che ruotano in diversi punti del materiale. Alcuni giri potrebbero annullarsi a vicenda, ma rimarrà una certa magnetizzazione residua. Lanciare un impulso laser ultraveloce sul materiale può capovolgere completamente la direzione di rotazione, invertendo il magnetismo, o può interrompere i giri, provocando una sorta di oscillazione nota come precessione di spin. Il tipo di comportamento mostrato dipende fortemente dalla temperatura e dalla composizione del materiale.

I ricercatori hanno utilizzato una configurazione avanzata di misurazione del sincrotrone sviluppata nei loro studi precedenti per dimostrare che variando leggermente la composizione di una lega cambiava drasticamente la sua risposta all'impulso laser. Un po' più di gadolinio nei film ha portato al capovolgimento dello spin magnetico; leggermente meno ha portato alla precessione di spin a temperatura ambiente.

La configurazione dei ricercatori potrebbe anche visualizzare la natura ondulatoria della precessione di spin in pochi nanosecondi dopo l'impulso laser. Hanno mostrato che l'angolo di precisione, o l'angolo dell'oscillazione di rotazione, è stato il più grande segnalato fino ad oggi.

"Si tratta di sistemi complessi con molte proprietà interagenti diverse, ma abbiamo estratto alcune chiare relazioni tra la composizione di una lega ferrimagnetica e le sue interazioni magnetiche con la luce, ", afferma il coautore Akira Sekiyama. "Comprendere questi comportamenti è importante da un punto di vista della fisica fondamentale, ed essenziale per applicare questi sistemi materiali in dispositivi elettronici avanzati."