El sondeo de materiales magnéticos con radiación ultravioleta extrema permite obtener una imagen microscópica detallada de cómo los sistemas magnéticos interactúan con la luz, la forma más rápida de manipular un material magnético. Un equipo de investigadores dirigido por el Instituto Max Born ahora ha proporcionado los datos experimentales ybase teórica para interpretar tales señales espectroscópicas. Los resultados fueron publicados en Cartas de revisión física .
El estudio de la interacción entre la luz y la materia es una de las formas más poderosas de ayudar a los físicos a comprender el mundo microscópico. En los materiales magnéticos, se puede recuperar una gran cantidad de información mediante espectroscopía óptica donde la energía de las partículas de luz individuales:- fotones - promueve los electrones de la capa interna a energías más altas. Esto se debe a que este enfoque permite obtener las propiedades magnéticas por separado para los diferentes tipos de átomos en el material magnético y permite a los científicos comprender el papel y la interacción de los diferentes componentes.La técnica experimental, llamada espectroscopia de dicroísmo circular magnético de rayos X XMCD, fue pionera a fines de la década de 1980 y generalmente requiere una instalación a gran escala: una fuente de radiación de sincrotrón o láser de rayos X.
Para investigar cómo responde la magnetización a los pulsos láser ultracortos, la forma más rápida de controlar de forma determinista los materiales magnéticos, en los últimos años se han puesto a disposición fuentes de laboratorio de menor escala que emiten pulsos ultracortos en el rango espectral ultravioleta extremo XUV. Fotones XUV,siendo menos energéticos, excitan electrones menos fuertemente ligados en el material, planteando nuevos desafíos para la interpretación de los espectros resultantes en términos de la magnetización subyacente en el material.
Un equipo de investigadores del Instituto Max Born en Berlín junto con investigadores del Instituto Max-Planck de Física de Microestructuras en Halle y la Universidad de Uppsala en Suecia ahora han proporcionado un análisis detallado de la respuesta magneto-óptica para fotones XUV.experimentos combinados con cálculos ab initio, que toman solo los tipos de átomos y su disposición en el material como información de entrada. Para los elementos magnéticos prototípicos hierro, cobalto y níquel, pudieron medir en detalle la respuesta de estos materiales a la radiación XUVLos científicos encuentran que las señales observadas no son simplemente proporcionales al momento magnético en el elemento respectivo, y que esta desviación se reproduce en teoría cuando se toman en cuenta los llamados efectos de campo local. Sangeeta Sharma, quien proporcionó la descripción teórica,explica: "Los efectos de campo local pueden entenderse como una reordenación transitoria de la carga electrónica en el material, causada por la electricidadc campo de la radiación XUV utilizada para la investigación.La respuesta del sistema a esta perturbación debe tenerse en cuenta al interpretar los espectros. "
Esta nueva información ahora permite desenredar cuantitativamente las señales de diferentes elementos en un material. "Como la mayoría de los materiales magnéticos funcionales están formados por varios elementos, esta comprensión es crucial para estudiar dichos materiales, especialmente cuando estamos interesados en la dinámica más complejarespuesta al manipularlos con pulsos láser ", enfatiza Felix Willems, el primer autor del estudio." Combinando el experimento y la teoría, ahora estamos listos para investigar cómo los procesos microscópicos dinámicos pueden utilizarse para lograr un efecto deseado, como cambiar elmagnetización en una escala de tiempo muy corta. Esto es de interés tanto fundamental como aplicado. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlín . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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