東北大學的研究人員在光磁技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進展，他們觀察到光磁扭矩的效率比傳統(tǒng)磁體高出約五倍。這一突破由Koki Nukui、助理教授Satoshi Iihama和教授Shigemi Mizukami領(lǐng)導，對基于光的自旋存儲技術(shù)的發(fā)展具有深遠影響。

光磁扭矩是一種可以在磁體上產(chǎn)生力的方法，這種方法可以更高效地利用光改變磁體的方向。通過制造含有高達70%鉑溶解在鈷中的合金納米薄膜，研究團隊發(fā)現(xiàn)鉑獨特的相對論量子力學效應顯著增強了磁扭矩。

研究表明，光磁扭矩的增強歸因于圓偏振光產(chǎn)生的電子軌道角動量以及相對論量子力學效應。相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》上。

圖片:搜狗截圖20250207192520.png

當圓偏振光垂直入射到由鈷和鉑組成的鈷鉑合金納米薄膜表面時，會產(chǎn)生光磁扭矩（紅色和藍色矢量），從而改變磁化方向（黑色矢量）。光磁扭矩由垂直于平面的分量（紅色矢量）和平行于平面的分量（藍色矢量）組成。

這一成就使得只需以往五分之一的光強度即可產(chǎn)生相同的光磁效應，為開發(fā)更節(jié)能的光磁設(shè)備鋪平了道路。這些發(fā)現(xiàn)不僅為金屬磁性材料中電子軌道角動量的物理學提供了新見解，還有助于開發(fā)利用光寫入信息的高效自旋存儲技術(shù)。

圖片:搜狗截圖20250207192547.png

通過泵浦-探測時間分辨磁光克爾效應測量的光磁扭矩驅(qū)動的磁化振蕩實驗數(shù)據(jù)示例：(a) 鈷納米薄膜；(b) 鈷鉑納米薄膜（鉑濃度為65%原子比）；(c) 根據(jù)測量的磁化振蕩評估的光磁扭矩大小與鉑濃度的關(guān)系。平面內(nèi)和平面外的扭矩均隨鉑濃度的增加而增加。

Mizukami解釋道：“這些改進可能使未來的設(shè)備更快、更節(jié)能。”

該研究與日益增長的光電融合技術(shù)興趣相契合，光電融合技術(shù)結(jié)合了電子和光學技術(shù)，適用于下一代應用。這一發(fā)現(xiàn)標志著利用光和磁控制納米磁性材料的重要一步。

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.016701