摘要：马克斯·博恩研究所的研究人员成功演示了一种利用超快激光脉冲和等离子体金纳米结构来控制和操控纳米级磁比特（数字数据的基石）的方法。该研究成果发表在《纳米快报》上。

马克斯·博恩研究所的研究人员成功演示了一种利用超快激光脉冲和等离子体金纳米结构来控制和操控纳米级磁比特（数字数据的基石）的方法。该研究成果发表在《纳米快报》上。

全光学、螺旋度无关的磁化翻转（AO-HIS）是此项研究中最有趣、最有前景的机制之一，其中磁化状态可以通过单个飞秒激光脉冲在两个方向之间反转，充当“0”和“1”，无需任何外部磁场或复杂的布线。这为创建不仅速度更快、更强大而且功耗更低的存储设备开辟了令人兴奋的可能性。

在纳米尺度上，超快光驱动磁化控制是实现下一代数据存储技术中具有竞争力的比特尺寸的关键。然而，目前尚不清楚纳米尺度的热传递和磁畴壁的传播等基本物理过程在多大程度上限制了可实现的最小比特尺寸。

为了探究这些悬而未决的问题，研究人员使用了等离子体金纳米结构，这种结构可以将光限制在小于光波长的区域内。这些结构是在由稀土-过渡金属合金（GdTbCo）组成的10纳米磁性材料薄膜上通过电子束光刻技术自行制备的。由于稀土金属铽的存在，该薄膜能够形成较小的稳定磁畴，从而产生较大的磁各向异性。

使用波长为1030纳米、时长为370飞秒的超短激光脉冲，在宽度仅为240纳米的区域内实现了磁开关。纳米结构还利用金条周围的等离子体特性，增强了电磁场的局部化，从而降低了所需的脉冲能量。

单激光脉冲照射可用于局部翻转纳米结构边缘的磁化方向。此外，已通过激光脉冲翻转磁化方向的区域，可以通过在磁性材料上精确定位的另一个单激光脉冲进行翻转。

因此，可以实现对磁化的受控切换，以满足对信息状态“0”和“1”进行编码的需要。最终的磁状态可以通过磁力显微镜（MFM）进行可视化，这是一种可以以纳米级空间分辨率对样品的磁状态进行成像的扫描技术。

除了演示切换开关之外，在特定的激光脉冲条件下，研究人员还观察到了有趣的扩展磁化模式。当纳米结构在激光无法激发等离子体共振的条件下进行激发时，类似偶极子的远场散射畴模式会被“印记”在磁性薄膜上。通过开启和关闭共振等离子体激发，可以研究不同等离子体能量转移机制的主导作用。

“虽然这是关于局部光学磁化开关基本过程的基础研究，但它可能会指导未来发展，优化工程磁性材料的激发方案，最终实现利用光对磁性进行纳米级控制，”MBI 研究员 Puloma Singh 说道，她与 MBI 同事一起推动了该项目，这是她博士研究的一部分。

来源：白青科技论