I dispositivi di archiviazione dei dati non stanno migliorando così velocemente come vorrebbero gli scienziati. Dispositivi di archiviazione di memoria più veloci e compatti diventeranno una realtà quando i fisici acquisiranno un controllo preciso degli spin degli elettroni. Di solito si affidano a laser ultracorti per controllare gli spin. Però, il miglioramento dei dispositivi di memorizzazione tramite il controllo degli spin richiede innanzitutto lo sviluppo di modi per controllare le forze che agiscono su questi spin elettronici. In un recente studio pubblicato su EPJ SI , John Kay Dewhurst e colleghi, hanno sviluppato una nuova teoria per prevedere le complesse dinamiche della processione di spin una volta che un materiale è sottoposto a impulsi laser ultracorti. Il vantaggio di questo approccio, che tiene conto dell'effetto delle forze di rotazione di spin interne, è che è predittivo.
In questo studio, gli autori studiano l'effetto dell'emissione di un impulso laser ultracorto, inferiore a 100 femtosecondi, sulla rotazione interna dello spin dell'elettrone nel cobalto sfuso, nichel e combinazioni di questi metalli con il platino. Questi metalli sono generalmente utilizzati nei dispositivi spintronici, dispositivi elettronici che sfruttano il grado di libertà aggiuntivo degli spin elettronici. A differenza di studi precedenti in cui il momento magnetico era costretto ad essere allineato con i campi interni che lo generano, in questo studio gli autori utilizzano un approccio completamente non allineato per creare una descrizione teorica. Di conseguenza, vengono presi in considerazione i contributi della rotazione di spin alla dinamica di spin. Ciò rende il metodo applicabile a un insieme molto più ampio di materiali magnetici rispetto ai metodi precedenti.
Gli autori scoprono che le forze di rotazione dello spin interno contribuiscono in modo significativo alla dinamica di spin solo quando la variazione nelle diverse direzioni dell'energia magnetica, o energia di anisotropia magnetica, è piccola. È il caso di materiali altamente simmetrici come i metalli sfusi con struttura cubica. Quando tale energia di anisotropia magnetica è grande, l'effetto di rotazione dello spin è troppo piccolo per causare una precessione significativa di spin al di sotto dei 100 femtosecondi. Ulteriore, la dinamica di spin causata dalla rotazione interna di spin è lenta rispetto ad altri fenomeni di spin, come il trasferimento di spin tra i siti tra gli elettroni e gli spin-flip, mediato da spin-orbita.
