强飞秒激光驱动非磁性材料中的阿秒磁化动力学

已知用超短激光脉冲辐照固体会引发飞秒时间尺度的磁化动力学。然而，亚飞秒自旋动力学尚未被观测到或预测。在此，我们探索高度非共振强场区域下的超快光驱动自旋动力学。通过 SOTA 的第一性原理计算，我们预测非磁性材料可以通过动态的极端非线性自旋翻转过程被瞬态转化为磁性材料，该过程发生在阿秒时间尺度上，并由多光子和自旋轨道相互作用共同介导。这些是非微扰、非共振的逆法拉第效应的类似物，随着电子获得角动量而逐周期累积。值得注意的是，我们表明，即使在线偏振驱动下（直观上预期不会有任何磁性响应），磁化也会在与光相互作用时发生瞬态振荡。这种振荡响应由固体中横向的反常光驱动电流促成，通常发生在约 500 阿秒的时间尺度上。我们进一步证明，可以通过调节激光波长和强度来控制磁化的速度。我们概述并模拟了能够通过泵浦-探测瞬态吸收光谱测量这些动力学的实验装置。我们的结果为超快磁学操控的新机制铺平了道路。