A: Набор образцов спинового клапана, состоящий из эталонного слоя (нижний, красный слой), прокладки Cu (средний, желтый слой) и свободного слоя (верхний, синий слой). В скобках указана толщина слоя в нанометрах. 
B: Динамика намагниченности свободного слоя в исследуемом спиновом клапане. 
Предоставлено: Хунта Игараши и Стефан Манжен.

Манипулирование магнитными материалами без использования магнитных полей имеет первостепенное значение для многих приложений, таких как энергонезависимая память. Два десятилетия назад было обнаружено, что перемагничивание может быть вызвано зарядным током. Десять лет спустя гораздо более быстрое субпикосекундное управление намагниченностью было достигнуто с помощью сияющих фемтосекундных световых импульсов. Этот процесс стал известен как полностью оптическое переключение намагниченности. Однако только несколько конкретных систем материалов на основе редкоземельных элементов, содержащих антипараллельное выравнивание в магнитных подрешетках, испытывают такие сверхбыстрые явления.

В своей работе исследовательская группа продемонстрировала субпикосекундный оптический контроль намагниченности в не содержащих редкоземельных элементов архетипических спинтронных структурах, состоящих из [Pt/Co]/Cu/[Co/Pt], в сверхбыстрых временных масштабах.

Кроме того, они наблюдали перемагничивание от параллельного выравнивания, которое ранее было невидимым и неожиданным в сверхбыстром магнетизме. Подобно открытию перемагничивания током заряда два десятилетия назад, этот прорыв может значительно расширить возможности обычных устройств спинтроники . Это можно сделать, используя обычные явления спинтроники в сильно неравновесном контексте.

«Наши результаты открывают путь к контролю сверхбыстрой намагниченности путем объединения концепций спинтроники и сверхбыстрого магнетизма», — говорит доктор Хунта Игараси из Университета Лотарингии (JSPS Overseas Research Fellowships, выпускник Университета Тохоку) и первый автор статьи.

Профессор Стефан Манжен из Университета Лотарингии, также являющийся приглашенным профессором в Центре науки и инноваций в области спинтроники (CSIS) Университета Тохоку, добавил: «Наши результаты являются важной вехой в развитии сверхбыстрой спинтроники и могут открыть путь к новым приложениям для сверхбыстрой и энергоэффективной памяти».