Desencadenando dinámicas magnéticas ultrarrápidas usando luz estructurada

En las últimas décadas ha surgido un gran interés en la posibilidad de controlar las propiedades magnéticas de muestras materiales en tamaños nanométricos, con el objetivo primordial de desarrollar memorias de alta densidad, ultrarrápidas y de bajo impacto energético. Desde finales de la década de los 90 se ha estudiado ampliamente la posibilidad de controlar, y específicamente de desmagnetizar, muestras magnéticas empleando pulsos láser en el rango de femtosegundos. Sin embargo, los tiempos característicos se ven limitados por los efectos térmicos, imponiendo restricciones al tiempo necesario para lograr la dinámica deseada.

Recientemente hemos estudiado la posibilidad de inducir un cambio (switching) en la magnetización usando exclusivamente un campo magnético polarizado circularmente. Este enfoque se basa en generar una dinámica no lineal en la magnetización inducida por un campo magnético circular, eludiendo las limitaciones impuestas por los efectos termodinámicos y abriendo la posibilidad de obtener efectos dinámicos en la magnetización en regímenes sub-femtosegundo. 

La obtención de un campo magnético circular ultrarrápido no es trivial, aunque gracias al gran zoo que componen los haces estructurados es, hoy en día, factible. Gracias a los denominados haces vectoriales, y en concreto a los que se encuentran polarizados acimutalmente, es posible obtener distribuciones de campo magnético aislado. Estos intrigantes haces presentan una estructura de intensidad en forma de anillo, anulándose el campo eléctrico en el centro de la distribución. Asombrosamente, en esta región espacial existe una contribución del campo magnético polarizado longitudinalmente, localmente aislado de la distribución del campo eléctrico. Empleando dos haces vectoriales polarizados acimutalmente y propagándose en una configuración no colineal, estando debidamente desfasados, en la región de intersección es posible generar dicho campo magnético circularmente polarizado en un espacio del tamaño de la muestra, región donde se podría estudiar esta dinámica magnética ultrarrápida y no lineal. 

Una vez más se demuestra cómo la luz estructurada se erige en una autentica navaja suiza para el estudio y control de todo tipo de procesos y en un amplio abanico de ámbitos del mundo de la física. 

Mas información en:

Sánchez-Tejerina, L., Martín-Hernández, R., Yanes, R., Plaja, L., López-Díaz, L., \& Hernández-García, C. (2023). All-optical nonlinear chiral ultrafast magnetization dynamics driven by circularly polarized magnetic fields. High Power Laser Science and Engineering, 11, E82. doi: 10.1017/hpl.2023.71
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