CDW中の超高速ドメイン壁鏡映対称制御〜SLACの超高速電子線回折

SLACとマサチューセッツ工科大学の研究チームは、物質に超高速レーザーパルスを照射してドメイン壁をスイッチングし、その後再びレーザー光でもとの状態に戻す実験に成功した(Zong et al., Science Advances 4, eaau5501, 2018)。

 

このスイッチング動作は、磁気データ記憶デバイスに情報を読み書きする新しい方法に応用できる可能性がある。スピンメモリでは電子のスピンを磁場で反転することによって情報が記憶され取り出される。 この研究では電荷密度波として知られている材料のドメイン壁鏡映対称を反転させた。

72 researcherss

Credit: Science Advances

 

上図(透過型電子顕微鏡画像)は、TaS2結晶中の2つの異なる状態、α(赤色領域)およびβ(青色領域)の間のドメイン壁(黄色の円)を示す。この研究では、電荷密度波を有する材料TaS2が、全てα状態と呼ばれる方向に同じ方向に向けられていることに注目した。研究チームは超短パルスレーザーで結晶を照射した際に、β状態に反転し、アルファおよびベータ領域は磁壁によって分離された。 2回目のフラッシュで磁壁を溶解し、材料をその純粋なα状態に戻った。

従来知られていなかったこの物質の変化は、SLACの超高速電子線回折(UED)装置で検出された。超高速電子線回折は、非常にエネルギーの強いビームで単一の光パルスで磁壁を書き込んだり消去できることがわかったのは今回が初めてである。

 

71 researcherss 1

Credit: Science Advances

 

研究チームは、超低温の1T-TaS2において、電子とフォノンの巨視的な凝縮物である電荷密度波の中の室温でのドメイン壁の超高速書き換え能力を実証している。 単一のフェムト秒光パルスが、電荷密度波凝縮中の鏡映対称ドメイン壁を局所的に注入または除去し、パルスエネルギーおよび温度によって調整可能なことが示された意義は大きい。 時間分解電子回折を使用して、反位相電荷密度波振幅揺動を追跡することができる。 可逆なドメイン壁操作は、物質系を光で操作するための新しい方法を開くと期待されている。

UEDの原理(上)と装置の外観(下)を以下に示した。

 

UED Setup Labels 1 copy

Credit: SLAC

UED ElectronGun

Credit: SLAC

You have no rights to post comments

hitachihightec

hitachihightec science

Copyright© 2013.   放射線ホライゾン rad-horizon.net   All Rights Reserved.