Il disprosio non è solo l'elemento atomico con i momenti magnetici più forti, ma possiede anche un'altra proprietà interessante:i suoi momenti magnetici puntano tutti nella stessa direzione (ferromagnetismo) o sono inclinati l'uno contro l'altro, a seconda della temperatura. Ciò consente di indagare all'interno di un singolo campione come si comportano momenti magnetici diversamente orientati quando sono eccitati da un impulso di energia esterno.

Il fisico Dr. Nele Thielemann-Kuehn ei suoi colleghi hanno ora studiato questo problema al BESSY II. La sorgente di raggi X BESSY II è una delle poche strutture al mondo che consente di osservare processi veloci quanto le perturbazioni di ordine magnetico. Ha scoperto che l'orientamento magnetico nel disprosio antiferromagnetico può essere commutato molto più facilmente utilizzando un breve impulso laser rispetto al disprosio ferromagnetico.

"Questo perché i momenti magnetici a livello atomico sono accoppiati ai momenti angolari come un giroscopio, " spiega Thielemann-Kuehn. Inclinare un giroscopio rotante richiede forza perché il suo momento angolare deve essere trasferito a un altro corpo. "Albert Einstein e Wander Johannes de Haas hanno mostrato in un famoso esperimento del 1915 che quando la magnetizzazione di una barra di ferro sospesa cambia , la barra inizia a ruotare perché i momenti angolari dei magneti a livello atomico nella barra sospesa vengono trasferiti ad essa nel suo insieme. Se i momenti magnetici a livello atomico puntano già inizialmente in direzioni diverse, i loro momenti angolari possono interagire tra loro e annullarsi a vicenda, proprio come se dovessi unire due giroscopi che ruotano in senso opposto, " dice il dottor Christian Schuessler-Langeheine, capogruppo.

Il trasferimento del momento angolare richiede tempo, anche se. Ordine antiferromagnetico, per i quali questo trasferimento non è richiesto, dovrebbe quindi essere perturbato più rapidamente dell'ordine ferromagnetico. Thielemann-Kuehn e i suoi colleghi hanno ora fornito prove di ciò. Inoltre, il team ha anche scoperto che l'energia necessaria nel caso del momento antiferromagnetico è considerevolmente inferiore rispetto al caso dell'ordine ferromagnetico.

Da questa osservazione, gli scienziati sono stati in grado di suggerire come i materiali potrebbero essere sviluppati con una combinazione di spin allineati ferromagnetici e antiferromagnetici che sono adatti come supporti di memorizzazione magnetici e potrebbero essere commutati con un dispendio energetico notevolmente inferiore rispetto al materiale realizzato con magneti convenzionali.

Lo studio è pubblicato su Revisione fisica B .