Презентация на тему Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание

Презентация на тему Презентация на тему Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание, предмет презентации: Разное. Этот материал содержит 27 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1
Текст слайда:

Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание

Орлова Наталья Борисовна


Слайд 2
Текст слайда:

План доклада:

Предмет изучения фемтомагнетизма
Времена в магнетизме. Теоретический предел
Теоретическая невозможность фемтомагнетизма
Экспериментальное наблюдение сверхбыстрой магнитной динамики
Основные теоретические подходы
Наши работы



Слайд 3
Текст слайда:

Фемтомагнетизм –

раздел магнетизма, изучающий влияние фемтосекундных (10-15с) лазерных импульсов на магнитное состояние веществ со спиновым магнитным упорядочением.



U. Bovensiepen, Nature, 5, 401 (2009).

G. Zhang, W. Hübner, E. Beaurepaire, J.-Y. Bigot, Topic Apply Physics, 83, 245, 2002


Слайд 4
Текст слайда:

Метод накачка-проба (pump-probe)

Основной метод для изучения сверхбыстрых процессов .

Сверхбыстрые процессы (ultrafast processes) – процессы, характерные времена которых составляют пико- или фемтосекунды


Слайд 5
Текст слайда:

Времена спиновой динамики

― частота прецессии,

― период прецессии,

― время спин-решёточной релаксации.

Амплитуда магнитного поля в мощных лазерный импульсах порядка 105 Э


Слайд 6
Текст слайда:

Предельное время перемагничивания

2004 год

Абсолютный рекорд по времени перемагничивания.
Не противоречит теории магнетизма!

2,3 пикосекунды


Слайд 7
Текст слайда:

Из презентации
Р. В. Писарева, ФКС-2010


Слайд 8
Текст слайда:

Первый эксперимент

Зависимость интенсивности магнитооптического сигнала Керра от времени задержки после импульса накачки Δt (ps)


– сигнал до накачки

– сигнал после накачки





– длительность накачки

фс – время релаксации
сигнала

E. Beaurepaire et all,
Phys. Rev. Lett. 76, (1996) 4250.


Слайд 9
Текст слайда:

Сверхбыстрое оптическое размагничивание никеля

Параметры pump:

J.-Y. Bigot et al, Nature Physics, 5, 515 (2009).

длительность τpulse = 50 фс,
флюенс Ф = (1 – 10-3) мДж/см2,
λ = 798 нм.

Optic — электрооптический сигнал, соответствующий возбуждению зарядов.

Magnetic — магнитооптический сигнал, соответствующий возбуждению спинов.

Результат: Возбуждение спинов происходит во время действия pump (50 фс), как и возбуждение зарядов.


Слайд 10
Текст слайда:

Фемтомагнетизм в антиферромагнетиках

Результат: время установления спиновой температуры — 0,3 пс
время вращения L — 5 пс
период волновых колебаний — 10 пс

A. V. Kimel et al, Letters to Nature, 429, 850 (2004).

Параметры pump:

τpulse = 48 фс,
λ = 1200 нм.

Вещество TmFeO3 — двухподрещёточный
антиферромагнетик с переориентацией вектора
антиферромагнетизма.


Слайд 11
Текст слайда:

Фемтомагнетизм в антиферромагнетиках

(II)

A. V. Kimel et al, Nature, 435, 655 (2005).

Вещество DyFeO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с большим эффектом Фарадея θ = 3 о/см.

Параметры pump:

τpulse = 200 фс,
Ф = 30 мДж/см2,
λ = 1200 нм,
две циркулярные поляризации.

Результат: 1) нетепловое воздействие
(зависимость от поляризации)
2) частота осцилляций зависит от
температуры.


Слайд 12
Текст слайда:

Фемтомагнетизм в антиферромагнетиках

(III)

Результат: Эффекты наблюдаются не только для циркулярно, но и для линейно поляризованной накачки.

A. M. Kalashnikova et al, Phys. Rev. Lett., 99, 167505 (2007).

Вещество FeBO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с высокой температурой Нееля TN = 348 K.

Параметры pump:

τpulse = 150 фс, Ф = (1 – 60) мДж/см2,
λ = 1000 нм,
поляризация: циркулярная и линейная


Слайд 13
Текст слайда:

Сверхбыстрое оптическое перемагничивание

до облучения

после облучения

Распределение намагниченности в плёнке Gd-Fe-Co с перпендикулярной анизотропией: до облучения (a), после облучения (b).
Из статьи C. D. Stanciu et al. Phys. Rev. Lett. 99, 047601 (2007).

τpulse = 40 фс ― длительность одного импульса,
λ = 800 нм ― длина волны
f = 1 кГц ― частота следования импульсов,
v = 30 мкм/с ― скорость сканирования,
Ф = 11,4 мДж/см2 ― флюэнс накачки.


Слайд 14
Текст слайда:

Оптическое перемагничивание фемтосекундными импульсами

K. Vahaplar, A. M. Kalashnikova, A. V. Kimel, D. Hinzke, U. Nowak, R. Chantrell, A. Tsukamoto,
A. Itoh, A. Kirilyuk, Th. Rasing Phys. Rev. Lett., 103, 117201 (2009).

Вещество Gd22Fe74,6Co3,4 — аморфная ферромагнитная плёнка толщиной 20 нм, с наведённой анизотропией.

.

Результат: намагниченность исчезает, затем восстанавливается в направлении, определяемом киральностью накачки.



Слайд 15
Текст слайда:


Из презентации Р. В. Писарева, ФКС-2010


Слайд 16
Текст слайда:

В чём состоит принципиальное отличие фемтосекундной накачки от наносекундной?


Слайд 17
Текст слайда:

Различие первое – амплитуда

Пример: двухуровневая система

Заселённость верхнего уровня:

Одинаковое влияние на эту систему 10 фемтосекундного и наносекундного импульса будет при условии


Слайд 18
Текст слайда:


Времена возбуждения S и L порядка десятки fs

Дополнительное взаимодействие с электрическим полем накачки

Времена релаксации S и L порядка 10 3 fs


Слайд 19
Текст слайда:

Динамика спинов под действием мощьной оптической накачки с эффективным магнитным полем Heff = 20 T
и длительностью teff = 250 фс

Численный анализ для объёма 30 nm × 30 × nm × 30 nm

Результат – 3 стадии релаксации:
1-ая стадия – нагрев до температуры T ≈ 1000 K (t = 0,5 пс)
2-ая стадия – остывание до T < TC (t = 10 пс)
3-ая стадия – формирование домена (t = 30 пс). Направление намагниченности домена зависит от ориентации Heff

«Нагрев» до 1000 К это не тепловой, а динамический хаос.


Слайд 20
Текст слайда:

Различие второе – неопределённость в ширине спектра накачки

Гц.

1. Неопределённость в частоте накачки

фс.

2. Нерезонансность возбуждения

3. Время жизни возбуждённого состояния

4. Релаксация возбуждённого состояния — спонтанное излучение.

(ширина линии).


Слайд 21
Текст слайда:

Спонтанное излучение

а. Простой пример

ΔN — число возбуждённых атомов,
N — число атомов

L — хранилище исходной оптической когерентности?

Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).


Слайд 22
Текст слайда:

Проблема стабилизации l

б. Подавление осцилляций l

а. Осцилляции l

Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).


Слайд 23
Текст слайда:

Проблема стабилизации l


в. Модели для Vll

г. Решение стационарного уравнения

- орбитальный ферромагнетизм

- аналог взаимодействия квадрупольных атомных моментов (переходы m↔−m связаны с передачей углового момента к решётке)

При Ω = ħG решалось уравнение

С начальным условием

Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).


Слайд 24
Текст слайда:

Спиновая переориентация

Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).
М.И. Куркин, Н.Б. Орлова Физика низких температур, 2010, том 36, вып. 8-9, стр. (891-901)


Слайд 25
Текст слайда:

Различие третье – различная крутизна фронтов импульсов нано- и фемтосекундной накачек

Планируется изучить влияние этого факта на магнитооптические сигналы от пробных импульсов.


Слайд 26
Текст слайда:

Область исследований «фемтомагнетизм» сформировалась в последнее десятилетие.

До сих пор нет единого представления о природе этих явлений.


Слайд 27
Текст слайда:

Спасибо за внимание!


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика