Свет вместо тока: переключение магнитных доменов экспресс
В тонкой плёнке оксида никеля магнитные области, как кусочки мозаики, выстроены в строгом порядке. Один импульс лазера мгновенно нагревает материал, и мозаика рассыпается: домены теряют ориентацию и перемешиваются. Учёные засняли этот процесс с помощью магнитооптической визуализации — метода, который показывает магнитную структуру по изменению поляризации света.
Но на этом фокус не заканчивается. Если луч лазера не просто светит в одну точку, а медленно движется по поверхности, он создаёт перепад температуры. Этот перепад действует на границы между доменами как невидимая рука, подталкивая их в сторону. Меняя направление движения луча, исследователи обратимо переключали домены на 90 градусов — и всё это без единого провода и электрического тока.
Такой способ управления магнитным порядком важен для памяти будущего. Антиферромагнетики не создают внешнего магнитного поля, поэтому соседние ячейки памяти не мешают друг другу. А оптическое переключение может быть в сотни раз быстрее, чем перемагничивание током. Плёнка снова напоминает мозаику, но теперь её узор можно менять одним движением луча — как художник, который не касается холста кистью, а лишь направляет свет.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.05806
We demonstrate all-optical manipulation of magnetic domains in NiO/Pt and CoO/Pt thin films with insulating antiferromagnetic layers. Using magneto-optical birefringence imaging, we show that even a single laser pulse can thermally demagnetize the antiferromagnet, leading to a random redistribution of domains. By sweeping the laser beam, controlled domain wall motion is induced, enabling partial switching of the antiferromagnetic order. The behavior is captured by an analytical model in which temperature gradients generated by the moving beam exert a thermal pressure on domain walls in the form of a ponderomotive force. Importantly, the 90$$^{\circ}$$ domains can be reversibly toggled solely by reversing the direction of the thermal gradient, demonstrating all-optical switching without the need for electric currents. These findings establish a route toward ultrafast optical manipulation of fully compensated antiferromagnets, with potential impact on non-volatile memory technologies and antiferromagnetic spintronics.
Антиферромагнетики почти не реагируют на внешнее магнитное поле, поэтому их домены долгое время считались «невидимыми» для обычных методов. Магнитооптическая визуализация позволила впервые увидеть их напрямую.
В романе Артура Кларка «Свет иных дней» информация записывается светом непосредственно в структуру материи — похоже на оптическое переключение доменов, только в фантастике это работает на расстоянии и без нагрева.