超快激光在有效温度下增强材料的磁性

使用精确调谐的超快激光器，康奈尔大学的研究人员表明，可以改变钛酸钇的原子结构，以在比以前高三倍的温度下稳定其磁性。

对于量子计算和其他下一代设备中的应用来说，这是一个有希望的发现。

为了开发更快、更高效的计算机类型，科学家们正在寻找在环境温度下工作的具有量子特性的材料。使用激光脉冲来控制磁性 - 这取决于电子自旋之间的微观相互作用 - 有望实现节能，高频计算机和数字存储器。

Ankit Disa ' 10，应用和工程物理学助理教授，是发表在《自然》杂志上的“YTiO3中的光诱导高温铁磁性”的主要作者。

德国汉堡马克斯普朗克物质结构与动力学研究所的迪萨和合作者发现，通过在专门设计的太赫兹激光源中使用不同频率的光脉冲，他们可以以不同的方式改变钛酸钇的原子结构 - 有时随着温标的指数级改善，磁性得到显着增强。

然而，在其他频率下，磁性没有那么强或没有变化。

“我们的工作成果令人鼓舞和令人兴奋，原因有几个，”迪萨说。

“我们能够展示操纵材料结构的能力，这有助于我们理解材料内部的结构-性能关系。其次，从技术角度来看，我们发现使用几百飞秒长的光脉冲 - 或不到百万分之一秒 - 我们可以改变原子的磁性状态。

这可以实现基于电子自旋而不是电荷的新型计算，这些计算可以比现有的计算技术更快，更有效地运行。但控制磁性具有挑战性，迪萨说。

“为了控制磁性，你必须施加磁场，”他说。“这通常需要笨重的电磁线圈，并且在微观尺度上很难做到。事实上，我们展示了如何用光做到这一点，并且可以通过这种方式改善现有磁铁的特性，这可能有助于推动这种技术向前发展。

迪砂计划进一步开发实验装置，并与材料设计专家(正在创造可以逐个原子层构建的新材料的研究人员)合作，探索利用光优化材料性能的新方法，包括磁铁、电子材料和超导体。