Nya möjligheter när spinnvågor studeras med ljusspridningsmikroskopi

Sedan 1990-talet har opto-magnetisk programmering använts för att utveckla mer energieffektiva hårddiskar. Tekniken innebär att ultrakorta laserpulsar (femtosekundpulser) kan ändra magnetismens riktning i tunna magnetiska filmer. Men laserpulser har på senare tid också använts för att framställa magnetiska vågor, spinnvågor, som kan användas för att göra datorberäkningar. Forskningsområdet kallas för ”Magnonik” eftersom ett annat ord för spinnvågor är magnoner. Benämningen spinn syftar på en hypotetisk egenrotation som man tillskrev en elektriskt laddad partikel och som tänktes ge upphov till dess magnetiska moment.

Ett genombrott med den nya studien

Spinnvågor kan även studeras med en sorts ljusspridningsmikroskopi, så kallad Brillouin Light Scattering Microscopy, BLS. Men den tekniken är framför allt användbar när det finns gott om spinnvågor.

– Det kan till exempel gälla spinnvågor som skapas kontinuerligt som funktion av temperaturen eller som skapats med mikrovågsantenner. Men den passar sämre för att studera spinnvågor skapade av laserpulser eftersom dessa klingar av efter bara några nanosekunder efter varje puls, säger Shreyas Muralidhar, huvudförfattare till den aktuella studien och forskare vid institutionen för fysik vid Göteborgs universitet.

I studien använde därför forskarna en femtosekundlaser med en mycket hög repetitionsfrekvens (1 GHz), vilket gjorde det möjligt för dem att generera kontinuerliga spinnvågor och inte bara korta spinnvågspulser.

Forskarna kunde nu genom just BLS-mikroskopi, studera både termiska spinnvågor och koherenta spinnvågor, som hade skapats av laserpulserna. Och de kunde undersöka spinnvågorna både individuellt och se hur dessa växelverkade.

– Vi använde också vårt BLS-mikroskop för att kartlägga hur spinnvågornas utbredde sig i en magnetisk film och upptäckte då att under vissa förhållanden kunde X-formade spinnvågsmönster med olika öppningsvinklar genereras, säger Shreyas Muralidhar.

Kontakt: Shreyas Muralidhar, postdoc vid institutionen för fysik, Göteborgs universitet, shreyas.muralidhar@physics.gu.se, 076-785 18 86