用光准确探测磁力

探测具有极紫外辐射的磁性材料可以获得磁系统如何与光相互作用的详细显微图像 - 这是操纵磁性材料的最快方法。由Max Born研究所领导的一个研究小组现在提供了解释这种光谱信号的实验和理论基础。结果发表在Physical Review Letters上。

研究光与物质之间的相互作用是帮助物理学家理解微观世界的最有力方法之一。在磁性材料中，可以通过光学光谱检索大量信息，其中各个光粒子的能量 - 光子 - 促进内壳电子到更高的能量。这是因为这种方法允许分别为磁性材料中的不同类型的原子获得磁性，并使科学家能够理解不同成分的作用和相互作用。这种称为X射线磁圆二色谱(XMCD)光谱的实验技术在20世纪80年代后期开创性地通常需要大规模设施 - 同步辐射源或X射线激光器。

为了研究磁化如何响应超短激光脉冲 - 确定性地控制磁性材料的最快方法 - 近年来，小型实验室光源已经可以在极紫外(XUV)光谱范围内提供超短脉冲。低能量的XUV光子在材料中激发不太强烈束缚的电子，对于根据材料中的基础磁化来解释所得光谱提出了新的挑战。

来自柏林Max Born研究所的研究人员团队以及瑞典哈勒和乌普萨拉大学Max-Planck微结构物理研究所的研究人员现已详细分析了XUV光子的磁光响应。他们将实验与从头计算结合起来，这些计算仅将原子类型及其在材料中的排列作为输入信息。对于原型磁性元素铁，钴和镍，它们能够详细测量这些材料对XUV辐射的响应。科学家们发现，观测到的信号不仅仅与各个元素的磁矩成正比，而且当考虑所谓的局部场效应时，这种偏差在理论上再现。Sangeeta Sharma提供了理论描述，

现在，这种新的见解允许定量地解开来自一种材料中的不同元素的信号。“由于大多数功能性磁性材料由多种元素组成，这种理解对于研究这些材料至关重要，特别是当我们对用激光脉冲操纵它们时更复杂的动态响应感兴趣时，”Felix Willems强调说，研究。“结合实验和理论，我们现在准备研究如何利用动态微观过程来达到预期的效果，例如在非常短的时间内切换磁化强度。这既是基本的，也是应用的兴趣。”

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