磁性材料每年在全球的市场份额约为500亿美元。研究这些材料的一个新前沿，即飞磁学，可能会促使超高速磁存储设备的出现，从而使信息处理技术的存储速度提高几个数量级。现在，研究人员报告了一种桌面方法，利用铁薄膜中产生的高谐波激光来表征这种速度更快的磁存储器。研究人员在本周于波士顿举行的2019年美国物理学会三月会议上展示了其研究工作，其中一名研究人员还将参加描述这项工作的新闻发布会。首席研究员张国平(音译)解释说：
博科园-科学科普：如果你轻轻地弹钢琴，钢琴的锤子就会敲击一根产生特定基频声音的弦，但如果你敲击得更厉害，音质就会从低音变成高音。在低音区，有50到60倍的基频或50到60次谐波，在研究工作中，我们基本上对光做同样的事情，把一个频率转换成很多倍的光频率，或者高次谐波。有很多非磁性材料可以产生高次谐波，研究的意义是将高次谐波的概念推广到技术上重要的磁性材料。该方法测量了电子在强激光脉冲千万亿分之一秒时间范围内的运动或自旋。
实验装置示意图，强激光脉冲激发铁磁单层铁并产生高次谐波。谐波信号由摄像机采集;如果相机是自旋分解，它可以检测自旋上电子和自旋下电子发出信号。图片：Zhange
测量样品磁性能的方法有很多，但大多数都无法解决自旋电子学核心的量子力学自旋问题。改方法的新颖之处在于，可以直接检测到自旋信号，这在以前是闻所未闻的，这个信号至关重要，是基于自旋的技术的核心。更重要的是，研究人员经常依靠非常大的设备来进行必要测量。铁薄膜的高次谐波产生是一个桌面实验，因此，许多群体更容易接触到它。研究工作灵感来自于之前的几部开创性作品。
第一种是飞磁学，用超快激光脉冲而不是磁场来退磁样品。二是其他材料的高次谐波产生研究。把这两个领域结合在一起，在未来，研究人员计划研究更复杂但在技术上更重要的材料，这些材料具有复杂的自旋纹理，其他技术难以研究。在利用电子自旋携带信息方面，该小组的工作与量子技术有着相同愿景，但更实用，因为它源于磁存储的想法。目前的研究工作将提供一种描述这些量子比特的方法。
博科园-科学科普｜研究/来自: 美国物理学会
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