Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.
Международная группа ученых при участии исследователей из Университета ИТМО и Института физики микроструктур РАН выясняла, что с помощью короткого лазерного импульса можно создавать и уничтожать внутри тонкой металлической пленки магнитные области. Для исследований ученые использовали сплав железа и алюминия. Структура такого сплава (слои атомов железа, разделенные слоями атомов алюминия) приводит к интересной особенности — даже при небольших изменениях этой специфической атомной решетки, материал кардинально меняет свои магнитные свойства. Лазерный луч разрушает строение решетки, в результате группы атомов железа сближаются, и такие группы атомов начинают действовать, как магнит.
Ученые поместили тонкую пленку сплава на прозрачный слой оксида магния и направили на систему лазерный луч. Короткий импульс длительностью 100 фемтосекунд (1 фемтосекунда — это одна миллионная одной миллиардной части секунды) создал в сплаве ферромагнитную зону (то есть группу атомов железа, которые ведут себя как магнит). Повторное облучение таким же импульсом, но меньшей интенсивности, «удалило» ферромагнитную зону.
Оказалось, что за короткое время действия лазерного импульса, металлическая пленка успевает расплавиться. Затем начинается постепенное охлаждение, за время которого атомы нарушенной решетки пытаются найти новое место, то есть составить новую атомическую решетку.
В результате сплав полностью охлаждается, а атомы железа и алюминия «застывают» в текущих местах, и у такой структуры появляются магнитные свойства. Если повторно подействовать лазером меньшей интенсивности, атомы успевают восстановить изначальную структуру решетки — магнитные свойства пропадают. Исследователи сравнили этот процесс с игрой в «музыкальные стулья», участники которой стараются занять места, пока играет музыка, а когда она останавливается — остаются там, где были.
В дальнейших исследованиях ученые планируют изучить похожие процессы и в других металлических сплавах. Также они надеются определить, какой эффект будет получаться при воздействии на металл сразу несколькими лазерными лучами.
Это тоже интересно:
