基元铁磁体的偏振依赖单脉冲超快光学开关

在未来信息技术中，于飞秒（甚至更短）时间尺度上实现对物质磁态的终极控制，是最受追求的范式转变之一。在此背景下，超快激光脉冲已成为亚铁磁与铁磁合金及多层膜中全光磁化翻转的极具价值的刺激手段，而在基元铁磁体中这一目标仍难以实现。本文证明，亚皮秒时长的单个激光脉冲可在块体镍的磁化翻转中发挥作用，同时伴随预期的退磁化。如真实含时电子结构模拟所揭示，其核心机制是作用于磁化的超快光致力矩，仅当激光脉冲在包含磁化初始取向的平面上圆偏振时才有效。我们绘制了可实现磁化开关的激光脉冲参数空间，并揭示了以瞬态轨道间非共线态为特征的丰富原子内轨道依赖磁化动力学。我们的发现为基于光学的自旋电子器件的高效实现开辟了进一步前景。