测量磁性顺序的变化 以找到超越传统电子学的方法

世界各地的研究人员一直在寻找增强或超越电子设备功能的方法，这似乎已达​​到理论极限。毫无疑问，电子技术最重要的优势之一是它的速度，虽然很高，但仍然可以通过尚未商业化的其他方法超过数量级。

超越传统电子产品的一种可能方式是使用反铁磁(AFM)材料。AFM材料的电子以这样的方式自发地对准，使得材料的总磁化几乎为零。实际上，AFM材料的顺序可以用所谓的“顺序参数”来量化。最近的研究甚至表明，AFM订单参数可以使用光或电流 “切换”(即，从一个已知值更改为另一个，非常快)，这意味着AFM材料可能成为未来电子设备的构建模块。

然而，不理解顺序切换过程的动态，因为很难以高分辨率实时测量AFM顺序参数的变化。目前的方法依赖于仅在AFM顺序切换期间测量某些现象并试图从那里获得全部图像，这已被证明对于理解其他更复杂的现象是不可靠的。因此，来自东京工业大学的Takuy​​a Satoh教授和苏黎世联邦理工学院的研究人员领导的研究小组开发了一种方法，用于彻底测量通过光学激发(即使用激光)诱导的YMnO 3晶体的AFM顺序的变化。

研究人员解决的主要问题是所谓的“实际不可能”，即实时识别电子动力学与原子力显微镜顺序的变化，当材料被激发以引发有序参数切换和进行测量时，这两者同时被诱导。他们采用了一种称为“二次谐波产生”的基于光的测量方法，其输出值与AFM阶数参数直接相关，并将其与另一种称为法拉第效应的基于光的现象的测量相结合。当某种类型的光或激光照射在磁性有序材料上时会发生这种效应; 在YMnO 3的情况下，这种效果以可预测和易于理解的方式改变其AFM顺序参数。这是他们的方法的关键，因此他们可以分开影响两种方法测量的多个同时量子现象的起源和性质。

结合这两种不同的测量方法，研究人员设法通过超快分辨率实时完全表征AFM顺序参数的变化。“提议的一般方法允许我们在不到一万亿分之一秒的时间尺度上访问阶次参数动态，”Satoh教授表示。所提出的方法对于更好地理解反铁磁材料的内部工作是至关重要的。“对于理解在超快速切换和其他AFM相关现象中发生的复杂动态，精确而全面地跟踪有序参数的变化是必不可少的，”Satoh教授解释说。

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