Сверхбыстрое лазерно-индуцированное управление магнитной анизотропией наноструктур

Использование коротких лазерных импульсов, имеющих длительность менее 100 fs, для изменения магнитного состояния магнитоупорядоченных сред развилось в самостоятельное направление в физике магнетизма – фемтомагнетизм, целью которого является осуществление управления намагниченностью на рекордно коротких временах. Среди множества фемтомагнитных явлений можно выделить отдельный класс, связанный с влиянием фемтосекундных лазерных импульсов на магнитную анизотропию материалов и наноструктур, отвечающую за ориентацию намагниченности в них, частоты магнитных резонансов и распространение спиновых волн. Представлен обзор основных экспериментальных результатов, полученных в данной области. Рассмотрены основные механизмы, отвечающие за лазерно-индуцированное изменение различных типов анизотропии – магнитокристаллической, магнитоупругой, интерфейсной, анизотропии формы, и обсуждена специфика этих процессов в магнитных металлах и диэлектриках. Приведены примеры и обсуждены особенности изменений магнитной анизотропии в результате сверхбыстрого лазерно-индуцированного нагрева, воздействия лазерно-индуцированных динамических и квазистатических деформаций и резонансного возбуждения электронных переходов. Также обсуждены перспективы применения различных механизмов лазерно-индуцированного изменения магнитной анизотропии для реализации процессов, которые могли бы лечь в основу работы перспективных реальных устройств. Рассмотрены прецессионное переключение намагниченности для опто-магнитной записи информации, генерация высокочастотных и сильно локализованных магнитных возбуждений и полей для магнитной нанотомографии и гибридной квантовой магноники, а также управление распространением спиновых волн для оптически реконфигурируемой магноники. Кратко рассмотрены перспективы, которые открываются в исследованиях сверхбыстрых изменений магнитной анизотропии при переходе к использованию коротких лазерных импульсов инфракрасного и терагерцового диапазонов.