Выявление отклика спиновой системы на короткие лазерные импульсы и установление возможных механизмов взаимодействия света с магнитным состоянием вещества представляет значительный интерес в физике современного магнетизма. Проведено исследование фемтосекундным стробоскопическим методом с временным разрешением тонких эпитаксиальных плёнок ферромагнитных оксидов европия EuO и Eu(Gd)O [1]. В проведенных экспериментах короткий лазерный импульс оптической накачки длительностью 190 fs воздействовал на ансамбль обменно-связанных f-электронов оксидов европия с общей намагниченностью M. С помощью магнитооптического эффекта Керра в луче зондирования наблюдалась прецессия намагниченности M, возбуждаемая светом накачки. Таким образом, луч зондирования выявлял вызванный накачкой когерентный отклик ферромагнитной системы оксидов европия, который регистрировался во внешнем магнитном поле, приложенном перпендикулярно волновому вектору света. Фаза регистрируемой прецессии намагниченности строго зависела от знака круговой поляризации накачки ±σ. Для теоретической интерпретации эксперимента была проведена численная оценка и математическое моделирование с учетом двух потенциальных механизмов — обратного эффекта Фарадея и эффекта оптической ориентации спина. Воздействие лазерного импульса с круговой поляризацией ±σ на магнитную систему определяется для этих эффектов как эффективное магнитное поле, направленное вдоль волнового вектора света. Сравнение экспериментальных данных с численными оценками указывают на то, что оптическая ориентация спина посредством электронного перехода 4f⁷5d⁰ → 4f⁶5d¹ является основным механизмом, запускающим прецессию намагниченности за счёт светового воздействия в оксидах европия EuO и Eu(Gd)O.

Публикации

1. [1] V.N. Kats, L.A. Shelukhin, P.A. Usachev, D.V. Averyanov, I.A. Karateev, O.E. Parfenov, A.N. Taldenkov, A.M. Tokmachev, V. G. Storchak, V. V. Pavlov, Nanoscale, 15, 2828-2836 (2023).