展望：超快磁性与太赫兹自旋电子学

今年是激光脉冲导致飞秒退磁现象发现 20 周年。Bigot 及其合作者的这项里程碑式工作首次以非常直接的方式揭示了连接自旋与电子系统的微观相互作用的时间尺度。尽管过去该领域因过程的复杂性而引发了激烈讨论，但现在已清楚这是一个由许多不同部分组成的拼图。本展望并非对铁磁体中超快过程的已有综述进行概述，而是将展示以我们目前的知识深度，首批真正的应用正在到来：太赫兹自旋电子学和全光自旋操控正变得越来越可行。本展望旨在指出我们如何将 20 年来基于大量实验中的众多观察所收集到的不同理解拼图块连接起来，以开发新颖的应用。理论模型的差异源于铁磁性的局域和非局域性质。输运效应在自旋电子器件和界面处本质上是非局域的。我们回顾了对多尺度建模的需求，以处理从皮米长度尺度和亚飞秒时间尺度上自旋系统的电子激发开始，到自旋波产生，再到超快相变建模的过程，这些过程共同决定了铁磁系统的响应时间。如今，我们当前的理解催生了超快自旋物理在超快磁性控制方面的首批真正应用：太赫兹自旋电子器件。这使得超快自旋动力学领域成为一个新兴课题，此刻正向众多研究者开放。