Лазер терагерца, используемый в эксперименте, является одним из самых сильных из его вида в мире. Одна характерная особенность – то, что это стабильно фазой, который позволяет точному изменению в электрическом и магнитном поле в отдельных импульсах быть определенным достоверно для каждого лазерного пульса. Поскольку большинство данных хранится магнитно в эти дни, возможность быстро изменить намагничивание материала крайне важна для новых, быстрых систем хранения. Исследователи сообщают об их результатах о журнале Nature Photonics.
В эти дни большинство данных хранится магнитно, такой как на жестких дисках. Таким образом, немного, самый маленький объем информации, сохранен в направлении намагничивания маленького раздела носителя данных. Можно было бы предположить, что такой магнитный материал содержит много миниатюрных магнитов – магнитные моменты.
Если Вы хотите изменить информацию, нужно полностью изменить направление моментов. И чтобы быть в состоянии сохранить большие объемы данных, каждому нужны процессы, которые позволяют направлению намагничивания в материале быть измененным быстро.
Намагничивание вовремя с лазером терагерцаИсследователи в Paul Scherrer Institute (PSI) и Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) теперь изучили новый подход вместе с французскими коллегами в Университете Пьера и Марии Кюри в Париже, который позволяет намагничиванию материала управляться во временных рамках пикосекунд (0.000,000,000,001 секунда).
Чтобы сделать так, они использовали недавно разработанный лазер, который производит очень короткие световые импульсы в диапазоне терагерца. Как вся электромагнитная радиация, свет состоит из электрического и магнитного поля, что оба изменяют их направления очень быстро – в свете лазера терагерца, направление переезжает 1,000,000,000,000 раз в секунду. Если Вы проливаете этот свет на магнитный материал, переменное магнитное поле в лазерном свете может изменить направление намагничивания материала – во многом как то, если Вы держите магнит одной стороне стрелки компаса, то к другому, различие, здесь являющееся, что эта перестройка происходит в чрезвычайно коротком промежутке времени: меньше чем одна пикосекунда.
В их эксперименте исследователи использовали чрезвычайно короткие «вспышки» света терагерца. В отличие от света от обычных лазеров, свет терагерца не подогревает магнитный образец, который оказывается важным для точной манипуляции намагничивания. Используемые вспышки терагерца были так коротки, что у магнитного поля примерно было время, чтобы указать в одном направлении, затем в другом.
В освещенном материале магнитные моменты были отклонены в результате: сначала в одном направлении, затем в другом. Они таким образом следовали за изменением магнитного поля во вспышке терагерца точно с крошечной задержкой.
Идентичные импульсыЛазер терагерца был разработан лазерной группой в рамках проекта SwissFEL в Институте Пола Шеррера.
До несколько лет назад, были едва любые сильные лазеры терагерца – был даже разговор о промежутке терагерца. «Мы используем специальные органические кристаллы для наших лазеров, которые уменьшают частоту лазерного света», говорит Кристоф Хаури, глава лазерной группы и преподаватель в EPFL, объясняя идею позади оборудования. «Если мы блистаем на кристалл, используя сильный лазер с высокой частотой, он испускает радиацию в масштабе терагерца». Лазер – один из самых сильных в мире. Другое из свойств лазера, важных для экспериментов, является своей стабильностью фазы, что означает, что можно определить точно, как изменение в магнитном поле в отдельном пульсе происходит и что эта форма пульса может быть воспроизведена снова и снова.
Развитие было сделано возможным благодаря успешному сотрудничеству со швейцарским промышленным партнером Rainbow Photonics AG.Лазерная вспышка в представленном эксперименте еще не достаточно интенсивна, чтобы быть в состоянии перевернуть намагничивание полностью; Вы можете просто наблюдать динамику, т.е. движение намагничивания.
Эксперимент, однако, является чрезвычайно важным этапом для демонстрации понятия сверхбыстрой и точной манипуляции магнетизма с лазером. Hauri уверен, что может быть достигнут полный щелчок – законченный из магнетизма. «Есть уловки, чтобы увеличить области слабого лазера до такой степени, что они могли переключить намагничивание».
Это также включило бы отбор специальной формы пульса и создание пульса, где магнитное поле первоначально указывает в одном направлении слабо, тогда сильно в другом, затем укажите назад в оригинальном направлении слабо снова. Если только средняя сильная часть пульса достаточно сильна, чтобы перевернуть намагничивание, можно было использовать такие импульсы, чтобы повторно намагнитить материалы. Такие точно определенные импульсы теперь доступны в PSI.Часть проекта SwissFEL
В Институте Пола Шеррера разработка лазера терагерца – часть проекта SwissFEL, где лазер рентгена SwissFEL строится как новое крупномасштабное средство PSI. Это произведет лазерный свет в масштабе рентгена и таким образом сделает много процессов видимыми в материале, которые не являются доступными использующими сегодняшними методами исследования. Лазеры терагерца должны использоваться в двух местах там. С одной стороны, они будут наняты для измерения свойств луча рентгена в операции.
С другой стороны, они могли использоваться, чтобы начать реакции в экспериментах, где промежуточное состояние должно быть определено позже с лазером рентгена.