Quanto velocemente può essere creata la magnetizzazione in un materiale? Credito:Università di Lancaster
La velocità di magnetizzazione di un materiale è stata scoperta da un team internazionale di scienziati.
I ricercatori della Lancaster University, dell'Università della California San Diego, dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca e della Radboud University hanno fatto luce su una delle domande più intriganti del magnetismo:quanto velocemente può essere creata la magnetizzazione in un materiale?
La loro ricerca è pubblicata su Nature Communications .
I ricercatori hanno esaminato la comune lega magnetica di ferro e rodio (FeRh) che mostra una transizione sia nella sua struttura che nel magnetismo quando riscaldata appena al di sopra della temperatura ambiente. A temperatura ambiente il FeRh non ha una magnetizzazione netta per via della sua natura antiferromagnetica ma se riscaldato appena al di sopra della temperatura ambiente, il materiale diventa un ferromagnete.
I ricercatori hanno scoperto che FeRh subisce una transizione nella sua fase ferromagnetica in tre fasi:
La conoscenza delle varie fasi coinvolte e delle relative tempistiche nell'indurre una magnetizzazione ben definita con un impulso luminoso offre la possibilità di utilizzare FeRh nella tecnologia di archiviazione dei dati del prossimo futuro.
Ad esempio, FeRh può essere utilizzato come supporto di memorizzazione nella registrazione magnetica assistita dal calore (HAMR), una tecnologia che utilizza sia il calore esterno che i campi magnetici locali per archiviare informazioni con una densità di bit molto più elevata, minuscole regioni magnetiche in cui vengono archiviate le informazioni.
Il fisico Dr. Rajasekhar Medapalli della Lancaster University afferma che "la comprensione dei dettagli delle varie fasi coinvolte nel rapido emergere della magnetizzazione in un materiale aiuta gli scienziati a sviluppare tecnologie di archiviazione dei dati magnetici ultraveloci ed efficienti dal punto di vista energetico".
La ricerca prevedeva l'uso di intensi impulsi laser ultracorti per riscaldare rapidamente FeRh in un breve stimolo artificiale della durata di solo un quadrilionesimo di secondo. In seguito all'interazione con il materiale, l'impulso laser ha aumentato la temperatura di alcune centinaia di gradi Celsius a scale temporali inferiori a un miliardesimo di secondo.
Per molto tempo, è stato un obiettivo affascinante per i ricercatori della fisica della materia condensata utilizzare questo calore ultraveloce ed essere in grado di controllare la transizione di fase magnetica in FeRh, ma è stata una sfida rilevare sperimentalmente questa transizione.
Per superare la sfida, gli scienziati hanno sfruttato il fatto che la magnetizzazione variabile nel tempo produce un campo elettrico variabile nel tempo in un mezzo che dovrebbe agire come emettitore di radiazioni. La radiazione emessa trasporta informazioni sensibili sulla sua origine, ad es. magnetizzazione variabile nel tempo nel campione.
I ricercatori hanno utilizzato la nuova tecnica di spettroscopia risolta nel tempo a doppia pompa sviluppata presso la Radboud University. Hanno impiegato due impulsi laser per il doppio pompaggio:mentre il primo impulso laser funge da riscaldatore ultraveloce, il secondo aiuta a generare campo elettrico. Rilevando questo campo in più intervalli di tempo tra i due impulsi laser, i ricercatori sono stati in grado di osservare la velocità con cui emerge la magnetizzazione nel materiale. + Esplora ulteriormente
