Физики измерили нутацию спина в ферромагнетиках
Европейским ученым удалось с высокой точностью экспериментально обнаружить нутацию спина в ферромагнетиках и напрямую (с помощью вынужденного резонанса) измерить ее частоту и время релаксации. Сам эффект был недавно предсказан за счет введения инерционного слагаемого в уравнение Ландау — Лифшица — Гильберта, которое, в частности, описывает процесс вынужденного наносекундного переворота спина в магнитных носителях информации. Полученные данные о спиновой динамике в ферромагнетиках не только расширяют представления ученых о фундаментальных механизмах сверхбыстрого магнетизма, но и могут привести к созданию существенно более энергоэффективных и быстрых магнитных носителей информации. Статья опубликована в журнале Nature Physics.
Сейчас существенная часть информации хранится в виде мельчайших магнитных битов на тонкопленочных материалах в жестких дисках. В таких битах роль нулей и единиц играет расположение магнитных моментов (спинов) атомов вещества-носителя, а запись информации выполняется за счет интенсивных и сильно локализованных магнитных полей, действующих на временных масштабах порядка наносекунд. Динамика спинов в таких процессах, в свою очередь, описывается уравнением Ландау — Лифщица — Гильберта (ЛЛГ), и до недавнего времени считалось, что в это уравнение заложена вся физика магнитной динамики, а оптимизация процессов записи информации может быть основана только на нем.
Однако в 1996 году экспериментально подтвердилось существование процессов спиновой динамики с временными масштабами в несколько пикосекунд, которые не могут быть описаны уравнением ЛЛГ, что привело к рождению нового направления в физике по изучению так называемого сверхбыстрого магнетизма. Одним из способов решить возникшее расхождение наблюдений и теории оказалось введение в уравнение ЛЛГ инерционного слагаемого, которое приводило бы к нутации спина — его частым колебаниям в окрестности своей стандартной траектории