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この効果はつい最近、2006年にCD StanciuとF. Hansteenによって発見され、Physical Review Lettersに発表されましたが、[1] [2]、一般に全光磁化反転と呼ばれています。この磁化反転技術は、円偏光によって磁石の磁化を反転させる方法を指し、磁化方向は光のらせん構造によって制御されます。具体的には、光子の角運動量の方向によって、外部磁場を必要とせずに磁化方向が設定されます。実際、このプロセスは、スピン注入による磁化反転（スピントロニクスも参照）に似ていると見ることができます。唯一の違いは、今度は角運動量が、偏極電子ではなく円偏光光子によって供給されることです。
この全光磁化反転のメカニズムは実験的に実証されているものの、未だ解明されておらず、議論の的となっている。したがって、このスイッチングが逆アインシュタイン・ド・ハース効果[3] [4]によるものか、誘導ラマン散乱のようなコヒーレント光散乱過程[4]によるものかは、まだ明らかではない。しかし、現象論的には磁気光学ファラデー効果 の逆効果であるため、円偏光による磁化反転は逆ファラデー効果と呼ばれている。
プラズマ[5] 、 常磁性固体[4] 、誘電磁性材料[6] [7]、強磁性半導体[8]における初期の研究では、円偏光レーザーパルスによる媒質の励起が有効磁場の作用に対応することが実証されました。しかし、スタンチウとハンスティーンの実験以前は、安定した磁気状態における全光制御可能な磁化反転は不可能と考えられていました。[1]
量子場理論と量子化学において、光子の円運動に伴う角運動量が電子に角運動量を誘起する効果は光磁子と呼ばれます。光子の角運動量に由来するこの軸方向磁場は、文献では場Bと呼ばれることもあります。[9] [10]
円偏光による磁化反転は、磁化を反転させてデータを保存する最も速い既知の方法です。磁化反転はフェムト秒の時間スケールで誘発され、約 100 TBit / s のデータ保存速度の可能性につながります。
参考文献
- ^ ab Stanciu, CD; Hansteen, F.; Kimel, AV; Kirilyuk, A.; Tsukamoto, A.; Itoh, A.; Rasing, Th. (2007). 「円偏光による全光磁気記録」（PDF） . Physical Review Letters . 99 (4) 047601. Bibcode :2007PhRvL..99d7601S. doi :10.1103/PhysRevLett.99.047601. hdl : 2066/35144 . ISSN 0031-9007. PMID 17678404. S2CID 21592912.
- ^ CD スタンシウ博士論文、(2008) ISBN 978-90-902340-2-1
- ^ Barnett, SJ (1915). 「回転による磁化」. Physical Review . 6 (4): 239– 270. Bibcode :1915PhRv....6..239B. doi :10.1103/PhysRev.6.239. ISSN 0031-899X.
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- ^ Deschamps, J.; Fitaire, M.; Lagoutte, M. (1970). 「プラズマにおける逆ファラデー効果」. Physical Review Letters . 25 (19): 1330– 1332. Bibcode :1970PhRvL..25.1330D. doi :10.1103/PhysRevLett.25.1330. ISSN 0031-9007.
- ^ Kimel, AV; Kirilyuk, A.; Usachev, PA; Pisarev, RV; Balbashov, AM; Rasing, Th. (2005). 「瞬間光磁気パルスによる磁化の超高速非熱制御」. Nature . 435 (7042): 655– 657. Bibcode :2005Natur.435..655K. doi :10.1038/nature03564. hdl : 2066/33131 . ISSN 0028-0836. PMID 15917826. S2CID 4431535.
- ^ Hansteen, Fredrik; Kimel, Alexey; Kirilyuk, Andrei; Rasing, Theo (2005). 「フェムト秒光磁気スイッチングによるフェリ磁性ガーネット薄膜のスピン制御」. Physical Review Letters . 95 (4) 047402. Bibcode :2005PhRvL..95d7402H . doi :10.1103/PhysRevLett.95.047402. hdl : 2066/32505 . ISSN 0031-9007. PMID 16090839.
- ^ 大岩 明; 三森 雄; 守屋 亮; スルピンスキ 孝; 宗方 秀次 (2002). 「III-V族磁性合金半導体(Ga,Mn)Asにおける強磁性結合Mnスピンに対する光スピン注入の影響」. Physical Review Letters . 88 (13) 137202. Bibcode :2002PhRvL..88m7202O. doi :10.1103/PhysRevLett.88.137202. ISSN 0031-9007. PMID 11955121.
- ^ Rebei, A.; Hohlfeld, J. (2008). 「磁気光学バーネット効果：円偏光誘起フェムト秒磁化反転」. Physics Letters A. 372 ( 11): 1915– 1918. Bibcode :2008PhLA..372.1915R. doi :10.1016/j.physleta.2007.10.048. ISSN 0375-9601.
- ^ MW EvansとJP Vigier著『The Enigmatic Photon』（Kluwer Academic Publishers、1994年）
