光磁技术的进步使扭矩效率提升五倍

东北大学的研究人员在光磁技术领域取得了重大进展，他们观察到光磁扭矩的效率比传统磁体高出约五倍。这一突破由Koki Nukui、助理教授Satoshi Iihama和教授Shigemi Mizukami领导，对基于光的自旋存储技术的发展具有深远影响。

光磁扭矩是一种可以在磁体上产生力的方法，这种方法可以更高效地利用光改变磁体的方向。通过制造含有高达70%铂溶解在钴中的合金纳米薄膜，研究团队发现铂独特的相对论量子力学效应显著增强了磁扭矩。

研究表明，光磁扭矩的增强归因于圆偏振光产生的电子轨道角动量以及相对论量子力学效应。相关研究成果发表在《物理评论快报》上。

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当圆偏振光垂直入射到由钴和铂组成的钴铂合金纳米薄膜表面时，会产生光磁扭矩（红色和蓝色矢量），从而改变磁化方向（黑色矢量）。光磁扭矩由垂直于平面的分量（红色矢量）和平行于平面的分量（蓝色矢量）组成。

这一成就使得只需以往五分之一的光强度即可产生相同的光磁效应，为开发更节能的光磁设备铺平了道路。这些发现不仅为金属磁性材料中电子轨道角动量的物理学提供了新见解，还有助于开发利用光写入信息的高效自旋存储技术。

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通过泵浦-探测时间分辨磁光克尔效应测量的光磁扭矩驱动的磁化振荡实验数据示例：(a) 钴纳米薄膜；(b) 钴铂纳米薄膜（铂浓度为65%原子比）；(c) 根据测量的磁化振荡评估的光磁扭矩大小与铂浓度的关系。平面内和平面外的扭矩均随铂浓度的增加而增加。

Mizukami解释道：“这些改进可能使未来的设备更快、更节能。”

该研究与日益增长的光电融合技术兴趣相契合，光电融合技术结合了电子和光学技术，适用于下一代应用。这一发现标志着利用光和磁控制纳米磁性材料的重要一步。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.016701