Ultrakorte laserpuls creëert ultrakort stroompje in spintronische materialen

Een elektrisch stroompje in 10 biljardste van een seconde creëren in een metallische structuur met een laserpuls: dat is een internationaal onderzoeksteam met natuurkundigen van de Radboud Universiteit en FOM gelukt. De vinding is een belangrijke stap om voltage in bijvoorbeeld harddrives te vervangen door licht, wat dataverwerking en -opslag tot duizend keer sneller zou maken.

Het is al langer bekend dat circulair gepolariseerd laserlicht de richting van een magnetisch veld van bepaalde halfgeleiders kan draaien en zo leidt tot een elektrische stroom. Maar, tot nu toe was dat nog niet waargenomen in metalen die vaak gebruikt worden voor spintronica en al helemaal niet op de extreem korte tijdschaal haalbaar met femtoseconde (10^-15 seconde) laserpulsen.

 

Het resultaat

Het femtoseconde laserlicht produceerde inderdaad stroom in de onderzochte metallische structuren, die bestonden uit ferromagnetisch kobalt met daarop een tweede laag van metalen met verschillende sterktes van spin/baankoppeling; de koppeling tussen de spin en beweging van elektronen. De richting van de ontstane stroom hing volledig af van de polarisatie van het invallende licht, de magnetisatie van het kobalt en de groeirichting van de structuur. Daarbij gaven de structuren met sterkere spin/baankoppeling sterkere signalen.

 

Deze resultaten van de natuurkundigen wijzen op de creatie van een ultrasnelle stroom aan het grensvlak van metallische structuren. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor ultrasnelle spintronica en nieuwe inzichten hoe licht op de spin van elektronen kan werken.

 

T.J. Huisman et al. Femtosecond control of electric currents in metallic ferromagnetic heterostructures, Nature Nanotechnology (2016).