Landesforschungszentrum OPTIMAS

Neue Materialien für rein optisches polaritätsabhängiges Schalten magnetischer Domänen

Die Polarität eines Laserstrahls kann die Magnetisierungsrichtung beeinflussen. Die vom Laser geschriebenen dunkelgrauen Linien zeigen die eine Magnetisierungsrichtung an, während die hellgrauen Flächen die umgekehrte Richtung aufweisen (Bild: Eric Fullerton, Center for Magnetic Recording Research, CMMR, an der University of California, San Diego)

2007 wurde erstmals das Phänomen der Umkehr der magnetischen Orientierung in Abwesenheit eines äußeren magnetischen Feldes allein durch die Helizität (Polarität) von Laserstrahlen gezeigt. Dieses Phänomen, das erstmals an Gadolinium-Eisen-Kobalt Verbindungen gezeigt wurde, wird als AO-HDS für "all-optical helicity-dependent switching" bezeichnet. In den letzten Jahren wurden die Studien zu AO-HDS von Eric Fullerton und seiner Arbeitsgruppe an der University of California, San Diego, auf mehr als 400 Materialien, Legierungen und Mehrschichtsysteme ausgedehnt. Damit sollten die Materialspezifität und die fundamentalen Ursachen dieses ungewöhnlichen Effekts untersucht werden.

Martin Aeschlimann und seine Arbeitsgruppe an der TU Kaiserslautern (Fachbereich Physik und Landesforschungszentrum OPTIMAS) und Stéphane Mangin (Institut Jean Lamour, CNRS - Université de Lorraine, Nancy, France) waren Teil dieses Forschungsteams. Beide europäischen Teams sind miteinander durch das Magnetismusnetzwerk der Großregion (GRMN) verbunden.

Die PhysikerInnen konnten zeigen, dass die Steuerung der Magnetisierung durch polarisiertes Laserlicht bei einer großen Zahl von Substanzklassen funktioniert. Die Ergebnisse stellen etablierte Theorien infrage und eröffnen vollkommen neue Forschungsperspektiven: da die Polarisierung des eingestrahlten Lichts ausreicht um magnetische Domänen zu schalten wird es möglich werden, Informationen ohne äußeres Magnetfeld und mit deutlich erhöhten Taktraten zu speichern.

Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der anerkannten Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht:
Engineered materials for all-optical helicity-dependent magnetic switching
S. Mangin, M. Gottwald, C-H. Lambert, D. Steil, V. Uhlír, L. Pang, M. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. Malinowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann and E. E. Fullerton
Nature Materials 13, 286-292 (2014)

Ein Bericht über die Forschungsarbeiten und die weiteren Perspektiven findet sich hier:
Polarity of Light Contributes to Switching of Magnetic Memory Bits
Tim Palucka
Materials Research Society | Published: 18 March 2014

Die Polarität eines Laserstrahls kann die Magnetisierungsrichtung beeinflussen. Die vom Laser geschriebenen dunkelgrauen Linien zeigen die eine Magnetisierungsrichtung an, während die hellgrauen Flächen die umgekehrte Richtung aufweisen (Bild: Eric Fullerton, Center for Magnetic Recording Research, CMMR, an der University of California, San Diego)