高垂直各向异性磁性材料的光热辅助磁矩反转动力学

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基本信息

  • 批准号:
    51371052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Magnetic materials with large perpendicular magnetic anisotropy (PMA) are required for magnetic recording to meet the demanding of increasing higher density. However, these recording mediums with high PMA exhbit very high coercivity, so reducing the magnetization switching field is a challengling issue for their applications in the hard disk and other magnetic recording systems. Currently, opto-thermal assisted recording is a promising approach because it has been demonstrated that laser interaction may dramatically reduce the switching field. But the switching dynamics in the opto-thermal assisted switching has not been identified yet. Understanding such dynamics is important to improve the efficiency of opto-thermal assisted magnetization switching and extend the lifetime of the recording medium. In this project, we propose to investigate the fast magnetization switching dynamics of magnetic materilas with high PMA. By employing the single-group laser pluses pump and single pulse probe magneto-optical Kerr effect, we will study the complete magnetization switching dynamics of FePt and MnGa films and micrometer size bits to clarify the magnetization reversal time and mode under the effect of opto-thermal interaction. Our work will be helpful to establish the physical model of the opto-thermal assisted magnetization switching dynamics, and to seek solutions for improving the efficiency of magnetization switching of magnetic mediums with high PMA at low magnetic fields.
进一步提高磁存储密度将采用高垂直各向异性磁性材料,但是这些材料通常具有很高的矫顽场,因此如何降低反转磁场是当前面临的重要课题,目前的技术表明采用光热辅助可以有效降低反转场,但是由于相应的磁矩反转动力学过程并不清楚,很大程度上限制了光热辅助在磁矩反转过程中的作用效率,影响了介质的重复使用寿命。本项目将开展具有高垂直各向异性磁性材料在光热辅助下的快速磁矩反转动力学研究,我们将利用单组脉冲泵浦和探针磁光技术,记录FePt以及MnGa等垂直各向异性材料的薄膜与单晶纳米颗粒在瞬态光热作用下磁矩反转的完整过程,明确光脉冲作用下的磁矩快速反转方式和速度,从而建立光热辅助磁矩反转的动力学模型,为改善光热辅助磁矩反转效率提供依据。

结项摘要

开展了高垂直磁性各向异性介质L10 FePt的光热辅助磁矩翻转动力学研究,研究了不同化学有序度FePt薄膜在1 KHz重复频率的飞秒光脉冲、单个飞秒光脉冲、以及不同时间延迟的两个飞秒光脉冲作用下的磁矩翻转,确立了单个飞秒光脉冲可以在远低于静态矫顽场的外加磁场下驱动高化学有序度L10 FePt薄膜的磁矩翻转,通过双脉冲实验发现矫顽场随着双脉冲时间延迟增加而迅速增加,时间常数为1ps量级,从而明确了超快退磁峰值对于磁矩翻转的决定性影响,自旋翻转成畴的时间开始于皮秒时间尺度,并且揭示了局域化学无序可以形成钉扎中心阻碍光辅助的磁矩翻转。由于超快退磁峰值由自旋温度决定,且自旋温度上升比晶格温度上升更快,温升幅度更大,因此采用飞秒光脉冲实现光热辅助磁矩翻转相较于使用连续激光进行光热辅助磁矩翻转具有减少总的热注入和材料热劳损以及提高磁矩翻转速度的优势。此外,利用时间分辨泵浦探针磁光谱确立了垂直磁性各向异性与自旋轨道耦合强度平方成正比,Gilbert阻尼因子与化学无序度关联的电子散射率成正比关系。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Spin-orbit interaction tuning of perpendicular magnetic anisotropy in L10 FePdPt films
L10 FePdPt 薄膜中垂直磁各向异性的自旋轨道相互作用调谐
  • DOI:
    10.1063/1.4876128
  • 发表时间:
    2014-05-12
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ma, X.;He, P.;Luepke, G.
  • 通讯作者:
    Luepke, G.
Ultrafast spin exchange-coupling torque via photo-excited charge-transfer processes.
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Ma X;Fang F;Li Q;Zhu J;Yang Y;Wu YZ;Zhao HB;Lüpke G
  • 通讯作者:
    Lüpke G
Thermal Annealing Effect on Ultrafast Charge Transfer in All-Polymer Solar Cells with a Non-Fullerene Acceptor N2200
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  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.7b03001
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Jin Feng;Ding Guanqun;Wang Yuning;Yuan Jianyu;Guo Wenping;Yuan Haochen;Sheng Chuanxiang;Ma Wanli;Zhao Haibin
  • 通讯作者:
    Zhao Haibin
Manipulating charge ordering in Fe3O4 by field cooling
通过场冷却控制 Fe3O4 中的电荷排序
  • DOI:
    10.1103/physrevb.95.014103
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ma T P;Yang Y;Ding Z;Chen Z H;Zhao H B;Werner P;Parkin Stuart S P;Wu Y Z
  • 通讯作者:
    Wu Y Z
Photoinduced Spin Precession and Ultrafast Demagnetization in Co2FeAl FilmsWith Crossover From In-Plane to Perpendicular Magnetic Easy Axis
Co2FeAl 薄膜中的光致自旋进动和超快退磁,从平面内到垂直磁易轴的交叉
  • DOI:
    10.1109/lmag.2015.2483578
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IEEE Magnetics Letters
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Zhe Zhang;Di Wu;Zhongzhi Luan;Haochen Yuan;Zhongzhi Zhang;Jianhua Zhao;Haibin Zhao;Liangyao Chen
  • 通讯作者:
    Liangyao Chen

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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