I materiali magnetici hanno una quota di mercato mondiale di circa 50 miliardi di dollari all'anno. Una nuova frontiera nello studio di questi materiali, femtomagnetismo, potrebbe portare a dispositivi di archiviazione magnetici ultraveloci che trasformerebbero le tecnologie di elaborazione delle informazioni con dispositivi di archiviazione di diversi ordini di grandezza più velocemente.

Ora, i ricercatori riportano un metodo da tavolo per caratterizzare una memorizzazione magnetica così veloce utilizzando la generazione di luce laser ad alta armonica in film sottili di ferro, che i ricercatori paragonano alla generazione di onde sonore colpendo i tasti di un pianoforte.

Presentano il loro lavoro questa settimana all'incontro di marzo dell'American Physical Society 2019 a Boston, e uno dei ricercatori parteciperà anche a una conferenza stampa che descrive il lavoro. Le informazioni per l'accesso per guardare e porre domande in remoto sono incluse alla fine di questo comunicato stampa.

Se suoni un piano piano, il martello del pianoforte colpisce una corda generando un suono con una particolare frequenza fondamentale, ricercatore capo, Guoping Zhang, spiegato, ma se colpisci più forte, la qualità del tono cambia dai bassi agli acuti. "Nella regione dei bassi, ci sono da 50 a 60 volte la frequenza fondamentale o da 50 a 60 armoniche, " ha detto. "Nel nostro lavoro, essenzialmente facciamo la stessa cosa con la luce, convertire una singola frequenza in molte, molti multipli della frequenza della luce, o armoniche alte."

"Ci sono molti materiali non magnetici che possono produrre armoniche elevate, "disse Zhang, che è professore di fisica all'Indiana State University. "Il significato del nostro lavoro è estendere il concetto di alte armoniche a materiali magnetici tecnologicamente importanti".

Il metodo misura come si muovono gli elettroni, o girare, sotto l'influenza di un forte impulso laser su una scala temporale di un quadrilionesimo di secondo. Esistono molti modi per misurare le proprietà magnetiche di un campione, Zhang ha detto, ma la maggior parte non ha la capacità di risolvere gli spin della meccanica quantistica che sono al centro della spintronica.

"La novità del nostro metodo, che non si era mai saputo prima, è che possiamo rilevare direttamente il segnale di spin, " ha detto Zhang. "Questo segnale è cruciale ed è al centro della tecnologia basata sugli spin".

Cosa c'è di più, Zhang ha detto, "i ricercatori spesso si affidano a strutture molto grandi per eseguire le misurazioni necessarie. L'elevata generazione di armoniche da film sottili di Fe è un esperimento da tavolo, quindi è più accessibile a molti gruppi".

"Il nostro lavoro è stato ispirato da diversi lavori pionieristici prima di noi, " ha detto Zhang. Il primo è il femtomagnetismo in cui un impulso laser ultraveloce, invece di un campo magnetico, può essere utilizzato per smagnetizzare un campione. Il secondo è la ricerca ad alta generazione di armoniche in altri materiali.

"Abbiamo unito questi due campi insieme, "Ha detto Zhang. "In futuro abbiamo in programma di esaminare materiali molto più complicati ma tecnologicamente importanti con trame di spin complicate, difficili da indagare con altre tecniche".

Zhang afferma che il lavoro del gruppo ha la stessa visione della tecnologia quantistica nel suo uso dello spin degli elettroni per trasportare informazioni, ma è più pratico perché ha origine da idee di archiviazione magnetica. "Il nostro lavoro attuale fornirà un modo per caratterizzare questi bit quantistici, " Egli ha detto.