В лаборатории физики ферроиков ФТИ им. А.Ф. Иоффе (заведующая — кандидат физ.-мат. наук, лауреат премии Президента РФ для молодых ученых 2014г. — Александра Калашникова) обнаружены два уникальных физических явления, что стало возможным благодаря воздействию на магнитные материалы фемтосекундными лазерными импульсами.

В статье журнала Physical Review Letters описываются результаты наблюдения скрытого состояния магнитного материала, позволяющего радикально ускорить запись данных. Это открытие, сделанное молодой научной группой в составе лаборатории, в перспективе позволит решить одну из главных проблем современной электроники — существенно расширить физический предел скорости работы жестких дисков и систем хранения данных.

Ключевым объектом исследования стал борат железа — диэлектрический магнитный кристалл. Было обнаружено и экспериментально подтверждено, что при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов, он переходит в особое «скрытое» состояние, которое не существует при обычных условиях. Из этого состояния намагниченность материала быстро переключается на 90 градусов. Управляя тем, насколько сильно скрытое состояние отличается от исходного, исследователи смогли управлять как скоростью, так и полнотой переключения.

В другой работе, результаты, которой опубликованы в журнале Nature Physics, команда лаборатории решала проблему генерации высокочастотных волн намагниченности в среде — спиновых волн. Эти волны рассматриваются как средство для аналоговой обработки сигналов в миниатюрных устройствах магнетоэлектроники, работающих на гига- или даже терагерцовых частотах. Для этого исследователи впервые реализовали аналог знаменитого эффекта Вавилова-Черенкова для спиновых волн, причём при комнатной температуре.

Суть эффекта Вавилова-Черенкова в том, что быстро движущийся в среде источник с малыми пространственными размерами излучает волны (например, световые или звуковые) со строго отпрядёнными частотами и диаграммой направленности. Такой эффект возможен и для спиновых волн, но для этого нужно локальное магнитное поле, движущееся со скоростью несколько километров в секунду, которое создать практически невозможно. Вместо этого исследователи запустили в магнитный материал — феррит-гранат — очень короткий импульс деформации, сгенерированный лазерным импульсом. Такой импульс деформации действует на материал как будто он импульс поля и испускает спиновые волны, то есть возникает искомый эффект Вавилова-Черенкова.

«Если мы "встряхиваем" магнитную систему сверхкоротким лазерными импульсом, то в ней возникают уникальные процессы, которые открывают путь к прямой оптической записи данных или созданию оптически-управляемых логических устройств, работающих на гига и даже терагерцовых частотах. Хочется особо отметить, что все наши результаты получены при комнатной температуре, т.е. нет распространённой проблемы, когда новые физические результаты требуют каких-то экстремальных условий», — подводят итог авторы исследований.

Эти и другие исследования, проводящиеся в лаборатории физики ферроиков, созданной чуть более 10 лет назад по программе Мегагрантов, закладывают фундамент для разработки терагерцовой магнетоэлектроники и систем памяти нового поколения. Технология может быть востребована в производстве систем искусственного интеллекта и облачных хранилищ, где скорость доступа к информации является определяющим фактором.

https://iz.ru/2044315/mariia-nediuk/sekret-materiala-skrytoe-sostoyanie-magnita-uvelichit-skorost-zhestkih-diskov

https://www.rscf.ru/news/release/skrytoe-sostoyanie-vpervye-ispolzovali-dlya-pereklyucheniya-magnitnogo-materiala-pri-komnatnoy-tempe/

https://rscf.ru/news/release/zvuk-nauchilis-prevrashchat-v-vysokochastotnye-magnitnye-volny-pri-komnatnoy-temperature/

https://tass.ru/nauka/26535389