Institutionen för fysik och astronomi

Teori för ultrasnabba laserinducerade magnetiska processer

Peter Oppeneer. Foto: Camilla Thulin.

Projekttitel: Teori för ultrasnabba laserinducerade magnetiska processer
Huvudsökande: Peter Oppeneer, avdelningen för materialteori
Beviljade medel: 3 100 000 SEK för perioden 2017-2021

Projektbeskrivning

Människan har alltid försökt att förstå de material som hon använder på ett bättre och djupare sätt. Den grundläggande kunskapen kan utnyttjas för att förbättra materialets funktioner, men även för att kontrollera och styra materialets fysikaliska egenskaper. Grundläggande forskning är nödvändig för att täcka människornas framtida behov av nya material med tillämpliga egenskaper och är av stor betydelse för utvecklingen av nya tekniska applikationer.

Under många år har människan använt ljus för att studera hur materialegenskaper uppstår utifrån djupaste nivå, d v s på elektronernas nivå. Elektronerna är de små partiklar som finns i alla material, vilka är avgörande för atomernas struktur och utgör den kraft som håller ihop atomer i materialet. Ett nytt framsteg inom det spektroskopiska området är den framväxande möjligheten att skapa och använda extremt korta pulser av koherent ljus. Sådana pulser har pulslängder som ligger nära femtosekundsområdet. De produceras i nya ljuskällor som just är färdigbyggda eller nu framväxande. Dessa nya källor producerar extremt korta ljuspulser samt med en tidigare okänd intensitet. Dessa pulser är så korta att människan nu för första gången kan se in i dynamiska processer inom material som hittills varit dolda.

För närvarande känner människan inte till särskilt mycket om de fundamentala dynamiska processerna på nanoskala och inom femtosekundsområdet. Därför behövs det nu grundläggande studium med målet att införskaffa fundamental förståelse av ultrasnabb ljus-inducerad magnetisering, spinndynamik samt spinntransport med terahertzfrekvens. Även om projektet är rent grundvetenskapligt till sin karaktär finns det en stor potential för tydliga applikationsområden där metoderna förhoppningsvis kommer att kunna användas i framtiden. Till exempel, helt nya sätt att använda magnetism och ljuspulser för att lagra information eller nya logiska kretsar som bygger på kombinationen av magnetiska och optiska egenskaper. Utnyttjandet av THz-frekvens processer kunde innebära att spinntroniska kretsar kommer att drivas på betydligt snabbare sätt än hittills varit möjligt.