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使用桌面超快软 X 射线显微镜解决稀土材料内部的自旋动力学

共享实时信息需要复杂的系统网络。一种有前途的加速数据存储设备的方法包括用超短飞秒激光脉冲切换磁性材料的磁化或电子自旋。但是,纳米世界的自旋如何在极短的时间尺度上演化,在十亿分之一秒的百万分之一内,在很大程度上仍然是个谜。

与奥地利维也纳工业大学、法国国家同步加速器设施 (SOLEIL) 和其他国际合作伙伴合作,法国国立科学研究所 (INRS) 的 François Légaré 教授团队在该领域取得了重大突破。他们的工作发表在《光学》杂志上。

到目前为止,对该主题的研究强烈依赖于有限访问的大型 X 射线设备,例如自由电子激光器和同步加速器。该团队首次展示了一种台式超快软 X 射线显微镜,可以时空解析稀土材料内部的自旋动力学,这对于自旋电子器件来说是很有前景的。

这种基于高能镱激光器的新型软 X 射线源代表了研究未来高能效和高速自旋电子器件的关键进步,可用于物理、化学和生物学的许多应用。

“我们的方法为许多实验室提供了一个强大、经济高效和能量可扩展的优雅解决方案。它允许研究纳米尺度和中尺度结构中的超快动力学,具有纳米空间和飞秒时间分辨率,以及元素特异性,” 维也纳工业大学的 Andrius Baltuska 教授说。

明亮的 X 射线脉冲来观察自旋

有了这个明亮的 X 射线光子源,已经记录了一系列纳米级稀土磁性结构的快照图像。它们清楚地揭示了快速退磁过程,结果提供了有关磁性的丰富信息,这些信息与使用大型 X 射线设备获得的信息一样准确。

“超快桌面 X 射线源的开发对于尖端技术应用和现代科学领域来说是令人兴奋的。我们对我们的结果感到兴奋,这可能有助于自旋电子学以及其他潜在领域的未来研究,” INRS博士后研究员范光宇博士说。

“稀土系统因其纳米尺寸、更快的速度和拓扑保护的稳定性而在社区中成为趋势。X 射线源对于未来由稀土组成的自旋电子器件的许多研究非常有吸引力。” 法国国家同步加速器设施的高级科学家 Nicolas Jaouen 说。

Légaré 教授强调专家之间在开发最先进的光源和纳米级磁性材料的超快动力学方面的合作工作。 “考虑到高功率镱激光技术的迅速出现,这项工作代表了高性能软 X 射线源的巨大潜力。这种新一代激光器即将在高级激光光源 (ALLS) 上推出,将在物理、化学甚至生物学领域有许多未来的应用,” 他说。

来源: //inrs.ca/en/

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