На кафедре фотоники и физики микроволн ученые изменили свойства магнитных волн в магнитных пленках

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова исследовали диэлектрические магнитные пленки и колебания их магнитного порядка и научились управлять свойствами этих колебаний. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.

Диэлектрическая магнитная пленка — это гибкая лента, которая покрыта тонким магнитным слоем и не проводит электричество. В таких пленках все магнитные моменты (векторы) имеют строго определенное направление. Иногда эта магнитная упорядоченность нарушается, причем она не локализуется на векторе, а в виде волны распространяется по пленке. Эти волны называются спиновыми.

«Мы исследовали оптическое возбуждение — возбуждение с помощью лазера — спиновых волн в диэлектрических магнитных пленках и добились управления их свойствами. В нашем эксперименте спиновые волны возбуждаются последовательностью импульсов фемтосекундного лазера (лазера со сверхкороткими импульсами) с периодом повторения намного меньшим, чем время релаксации осцилляций намагниченности — установления равновесия при изменении направлений векторов. Это позволяет генерировать спиновые волны в узком диапазоне волновых чисел и увеличивать их амплитуду. Более того, длиной волны можно эффективно управлять с помощью небольшого изменения внешнего магнитного поля», — рассказал один из авторов статьи Владимир Белотелов, доктор физико-математических наук, доцент кафедры фотоники и физики микроволн отделения радиофизики физического факультета МГУ.

Ученые проводили эксперименты с использованием методики «накачка-зондирование» на двух экспериментальных установках с частотами повторения лазерных импульсов 80 мегагерц (МГц) и один гигагерц (ГГц).

Авторы отмечают, что в их дальнейшие планы входит нанесение плазмонных структур на магнитную пленку. Плазмонные структуры — это структуры, состоящие из квазичастиц, которые отвечают за колебания свободного электронного газа. Это нанесение нужно для еще большего усиления наблюдаемых эффектов за счет концентрации оптического излучения в области диаметром менее 100 нанометров (нм).

«Данное исследование расширяет возможности оптического способа возбуждения спиновых волн и поможет в развитии квантовой обработки информации на основе спиновых волн», — заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Высшей школы экономики, Российского квантового центра Сколково, Технического университета Дортмунда (Германия), Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН, Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского и из Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН.