Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Chiếu các vật liệu từ tính với bức xạ cực tím cho phép thu được một bức tranh vi mô chi tiết về cách các hệ thống từ tính tương tác với ánh sáng – cách nhanh nhất để thao tác với vật liệu từ tính. Các nhà nghiên cứu hiện đã cung cấp nền tảng thực nghiệm và lý thuyết để giải thích các tín hiệu quang phổ như vậy.
Chiếu các vật liệu từ tính với bức xạ cực tím cho phép thu được một bức tranh vi mô chi tiết về cách các hệ thống từ tính tương tác với ánh sáng – cách nhanh nhất để thao tác với vật liệu từ tính. Một nhóm các nhà nghiên cứu do Viện Max Sinh dẫn đầu hiện đã cung cấp nền tảng thực nghiệm và lý thuyết để giải thích các tín hiệu quang phổ như vậy. Các kết quả đã được công bố trong thư đánh giá vật lý .
Nghiên cứu về sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất là một trong những cách mạnh mẽ nhất để giúp các nhà vật lý hiểu thế giới vi mô. Trong các vật liệu từ tính, rất nhiều thông tin có thể được lấy ra bằng quang phổ quang học, nơi năng lượng của các hạt ánh sáng riêng lẻ – photon – thúc đẩy các electron lớp vỏ bên trong đến năng lượng cao hơn. Điều này là do cách tiếp cận như vậy cho phép thu được các tính chất từ tính riêng biệt cho các loại nguyên tử khác nhau trong vật liệu từ tính và cho phép các nhà khoa học hiểu được vai trò và sự tương tác của các thành phần khác nhau. Kỹ thuật thí nghiệm này, được gọi là quang phổ lưỡng sắc từ tia X (XMCD), đã được tiên phong vào cuối những năm 1980 và thường yêu cầu một cơ sở quy mô lớn – nguồn bức xạ synchrotron hoặc laser tia X.
Để tìm hiểu làm thế nào từ hóa phản ứng với các xung laser ultrashort – cách nhanh nhất để kiểm soát các vật liệu từ tính một cách xác định – các nguồn phòng thí nghiệm quy mô nhỏ hơn đã trở nên có sẵn trong những năm gần đây cung cấp các xung siêu âm trong dải cực tím (XUV). Các photon XUV, ít năng lượng hơn, kích thích các electron ít liên kết mạnh hơn trong vật liệu, đặt ra những thách thức mới cho việc giải thích phổ kết quả về mặt từ hóa cơ bản trong vật liệu.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Max Sinh tại Berlin cùng với các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý vi cấu trúc Max-Planck tại Đại học Halle và Uppsala ở Thụy Điển hiện đã cung cấp một phân tích chi tiết về phản ứng quang từ cho các photon XUV. Họ đã kết hợp các thí nghiệm với các tính toán ab initio, chỉ lấy các loại nguyên tử và sự sắp xếp của chúng trong vật liệu làm thông tin đầu vào. Đối với các nguyên tố từ nguyên mẫu sắt, coban và niken, họ có thể đo được phản ứng của các vật liệu này với bức xạ XUV một cách chi tiết. Các nhà khoa học nhận thấy rằng các tín hiệu quan sát không chỉ đơn giản là tỷ lệ thuận với mô men từ tại phần tử tương ứng và độ lệch này được sao chép trên lý thuyết khi được gọi là hiệu ứng trường địa phương. Sangeeta Sharma, người cung cấp mô tả lý thuyết,
Cái nhìn sâu sắc mới này bây giờ cho phép phân tách tín hiệu định lượng từ các yếu tố khác nhau trong một vật liệu. “Vì hầu hết các vật liệu từ tính chức năng được tạo thành từ một số yếu tố, sự hiểu biết này rất quan trọng để nghiên cứu các vật liệu đó, đặc biệt là khi chúng ta quan tâm đến phản ứng động phức tạp hơn khi điều khiển chúng bằng xung laser”, Felix Willems, tác giả đầu tiên của học. “Kết hợp giữa thí nghiệm và lý thuyết, chúng tôi đã sẵn sàng nghiên cứu làm thế nào các quy trình vi mô động có thể được sử dụng để đạt được hiệu quả mong muốn, chẳng hạn như chuyển từ hóa trên quy mô thời gian rất ngắn. Đây là cả lợi ích cơ bản và ứng dụng.”
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Forschungsverbund Berlin . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :