Найден способ «записывать» и «стирать» магнитные свойства металла с помощью лазерного импульса. Такое открытие сделали ученые в результате серии экспериментов с тонкой металлической пленкой. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Laser-Rewriteable Ferromagnetism at Thin-Film Surfaces

Subsequent laser pulsing below the threshold reverses the surface to B2 Fe₆₀Al₄₀, erasing the laser-induced ferromagnetism. Simulations reveal that the order–disorder transition is regulated by the extent of surface supercooling; above the threshold for complete melting throughout the film thickness, the liquid phase can be deeply undercooled before solidification. As a result, the vacancy diffusion in the resolidified region is limited and the region is trapped in the metastable chemically disordered state. Laser pulsing below the threshold forms a limited supercooled surface region that solidifies at sufficiently high temperatures, enabling diffusion-assisted reordering. This demonstrates that ultrafast lasers can achieve subtle atomic rearrangements in bimetallic alloys in a reversible and nonvolatile fashion.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b01190

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 плоностью охлаждается, а атомы железа и алюминия «застывают» в текущих местах, и у такой структуры появляются магнитные свойства. Если повторно воздействовать лазером меньшей интенсивности, атомы успевают восстановить изначальную структуру решетки — магнитные свойства пропадают. Исследователи сравнили этот процесс с игрой «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.

Источник: https://indicator.ru/news/2018/04/19/sozdanie-magnita-lazerom/