Δυναμική περιστροφής με λέιζερ στο Ferrimagnets:Πώς η ροή της γωνιακής ορμής;

Η κατανόηση της εξαιρετικά γρήγορης χειραγώγησης και της δυναμικής των περιστροφών σε μαγνητικά υλικά είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη σπειροειδών συσκευών και τεχνολογιών επόμενης γενιάς. Η δυναμική περιστροφής με λέιζερ σε ferrimagnets, τα οποία είναι μαγνητικά υλικά που αποτελούνται από δύο ή περισσότερες μαγνητικές υποβρύχια με διαφορετικές μαγνητικές στιγμές, προσφέρουν μοναδικές γνώσεις στους θεμελιώδεις μηχανισμούς που διέπουν τις διαδικασίες μεταφοράς και χαλάρωσης γωνίας σε αυτά τα υλικά.

Όταν ένα ferrimagnetic υλικό υποβάλλεται σε έντονο παλμό λέιζερ, η αλληλεπίδραση μεταξύ του φωτός λέιζερ και του ηλεκτρονικού συστήματος του υλικού μπορεί να προκαλέσει διάφορα φαινόμενα δυναμικής περιστροφής. Αυτή η δυναμική μπορεί να περιλαμβάνει την πρεσβεία των περιστροφών γύρω από ένα αποτελεσματικό μαγνητικό πεδίο, τη δημιουργία και τη διάδοση των κυμάτων περιστροφής και τη μεταφορά γωνιακής ορμής μεταξύ διαφορετικών μαγνητικών υπογλυκαιμιών.

Μια βασική πτυχή στην κατανόηση της δυναμικής περιστροφής που οδηγείται από το λέιζερ είναι η ανίχνευση της ροής της γωνιακής ορμής μέσα στο φεριμεγνητικό υλικό. Αρκετοί μηχανισμοί συμβάλλουν στη μεταφορά και τη χαλάρωση της γωνιακής ορμής:

1. Άμεση διέγερση και μεταφορά: Μετά την απορρόφηση των φωτονίων λέιζερ, τα ηλεκτρόνια στο ferrimagnet μπορούν να ενθουσιασθούν με υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στη μεταφορά γωνιακής ορμής από τα διεγερμένα ηλεκτρόνια στις μαγνητικές στιγμές των ατόμων, προκαλώντας τους να προσελκύσουν. Στη συνέχεια, οι περιστροφές της πρόωρης αλληλεπίδρασης με γειτονικές περιστροφές, μεταφέροντας τη γωνιακή ορμή μέσω των αλληλεπιδράσεων ανταλλαγής.

2. Αντίστροφη Faraday Effect:Το αντίστροφο φαινόμενο Faraday είναι ένα φαινόμενο όπου το κυκλικά πολωμένο φως μπορεί να προκαλέσει αλλαγή μαγνήτισης σε ένα υλικό. Στα ferrimagnets, η απορρόφηση του κυκλικού πολωμένου φωτός μπορεί να διεγείρει επιλεκτικά τις περιστροφές σε ένα μαγνητικό υπογλυκαιμία ενώ αφήνει το άλλο υπογλυκαρισμένο ανεπηρέαστο. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μια καθαρή μεταφορά γωνιακής ορμής μεταξύ των υπογείων.

3. Η σύζευξη περιστροφής-τροχιάς αναφέρεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ της περιστροφής και της τροχιακής γωνιακής ορμής των ηλεκτρονίων. Στο Ferrimagnets, η σύζευξη περιστροφής-τροχιάς μπορεί να οδηγήσει στη μεταφορά γωνιακής ορμής μεταξύ των περιστροφών και του πλέγματος, επηρεάζοντας τη δυναμική των μαγνητικών στιγμών.

4. Αντλία περιστροφής: Η άντληση περιστροφής είναι μια διαδικασία όπου οι περιστροφές αντλούνται από ένα μαγνητικό στρώμα σε άλλο λόγω ενός επαγόμενου ρεύματος περιστροφής που προκαλείται από την προπόνηση. Σε ferrimagnets, η άντληση περιστροφής μπορεί να εμφανιστεί μεταξύ διαφορετικών μαγνητικών υπογλυκαιμιών ή μεταξύ του ferrimagnet και ενός παρακείμενου μη μαγνητικού στρώματος, οδηγώντας στη μεταφορά γωνιακής ορμής μεταξύ αυτών των περιοχών.

5. Magnon-Magnon Scattering: Η σκέδαση Magnon-Magnon αναφέρεται στις αλληλεπιδράσεις και τη διασπορά των περιστροφικών κυμάτων μέσα σε ένα μαγνητικό υλικό. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να οδηγήσουν στην ανταλλαγή ενέργειας και γωνιακής ορμής μεταξύ διαφορετικών Magnons, επηρεάζοντας τη συνολική δυναμική περιστροφής.

Η κατανόηση της ροής της γωνιακής ορμής στη δυναμική περιστροφής που οδηγείται από λέιζερ είναι απαραίτητη για τον χειρισμό και τον έλεγχο των μαγνητικών ιδιοτήτων των ferrimagnets σε εξαιρετικά γρήγορα χρονοδιαγράμματα. Με την απόκτηση ελέγχου αυτών των δυναμικών, είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί νέες συσκευές Spintronic με βελτιωμένες επιδόσεις και λειτουργίες, όπως οι εξαιρετικά γρήγοροι μαγνητικοί διακόπτες, οι πύλες λογικής με τις περιστροφές και οι ταλαντωτές Spintronic.