Сверхбыстрая оптическая манипуляция магнитным порядком

Взаимодействие субпикосекундных лазерных импульсов с магнитоупорядоченными материалами стало одной из интересных тем современной магнетологии. От открытия субпикосекундной размагниченности более десяти лет назад до недавней демонстрации обращения намагниченности под действием одного лазерного импульса длительностью 40 фс манипуляция магнитным порядком с помощью сверхкоротких лазерных импульсов превратилась в фундаментально сложную задачу, потенциально имеющую большое значение для спинтроники будущего, хранения и обработки данных, а также квантовых вычислений. Понимание лежащих в основе механизмов требует изучения взаимодействия фотонов с зарядами, спинами и кристаллической решёткой, а также передачи между ними углового момента. В данной работе систематически рассматривается прогресс в области лазерного управления магнитным порядком. Начиная с исторического введения, обсуждается взаимодействие света с магнитоупорядоченным веществом. Исследование металлов, полупроводников и диэлектриков позволяет частично разделить роли (почти) свободных электронов, перераспределения зарядов, спин-орбитального и спин-решёточного взаимодействий, а также отличить эффекты, обусловленные нагревом, от эффектов иной природы. Показано, что существует фундаментальное различие между процессами, сопровождающимися фактическим поглощением фотонов, и процессами без него. Для последних поляризация света играет существенную роль в управлении магнитными моментами на фемтосекундной шкале времени. Так, показано, что импульсы с круговой и линейной поляризацией действуют как сильные переходные импульсы магнитного поля, возникающие соответственно вследствие непоглощающих обратного эффекта Фарадея и обратного эффекта Коттона—Мутона. Последние достижения в понимании магнитооптических эффектов на фемтосекундной шкале времени вместе с упомянутыми обратными оптомагнитными эффектами позволяют надеяться на перспективное будущее этой области сверхбыстрой оптической манипуляции магнитным порядком, или фемтомагнетизма.