新型X射线时间判别磁动力学表征技能问世
X光与磁性薄膜浸染进程示意图
上海科技大学物质学院张石磊课题组在时间判别软X射线散射要领学上获重要希望，开拓出基于同步辐射X射线“反射率铁磁共振”技能。该技能可以遍及应用于研究磁性薄膜质料中的磁振子布局及自旋波的性质。相关研究成就克日颁发于《物理评论快报》，期刊还出格配以专题评述文章。
磁性薄膜是磁学规模中被广为研究的质料体系之一，研究磁性薄膜自旋动力学性质的重要尝试要领是铁磁共振。有限厚度的磁性薄膜质料，尤其是人工超晶格多层膜质料，在物理上是一个三维体系。然而，恒久以来，在理论上这些薄膜多被处理惩罚为二维体系，在第三个维度（厚度偏向）的研究开展甚少。因此，对付薄膜厚度偏向磁振子的研究将为磁性薄膜质料规模提供新的视角和概念。
基于这一要害科学问题，张石磊课题组致力于开拓基于同步辐射软X射线的新手段用于表征磁性薄膜的三维磁动力学性质。这一手段的研发着手于一个简朴的尝试：X光反射率 (XRR)。当X光入射到含有界面的质料中（如多层膜）时，因为差异界面间间隔导致了光程差，发生了在差异入射角下相干效应——即反射率随入射角的变革干系。这一效应常被用作标定薄膜厚度的要领。换而言之，在差异入射角下，XRR可以或许反应薄膜质料差异深度的信息。另一方面，磁旋二色（XMCD）效应是表征磁性质料的根基谱学要领。将XMCD效应应用在XRR尝试大将得到对付薄膜质料厚度偏向静态磁布局的判别。
在实现了磁旋二色的基本上，研究人员进一步增加了动力学模式，即操作入射X光35ps线宽，500MHz频率的特性，操作驱动X光的微波激发样品铁磁共振，同时探测的X光用XMCD-XRR的方法去丈量某一个“冻结”时刻的三维磁布局。通过一系列频闪视察的要领，研究团队乐成的重构出薄膜质料差异深度下的时间判别共振进程。研究人员发明，即便在经典的二维多层膜质料中，体系依然泛起出深度依赖的共振模式。宏观上看，体系在共振时从底层至顶层集团进动存在渐变的相位差，形成沿着厚度偏向流传的自旋波。
“这一图像冲破了对传统的磁性薄膜体系的认知，展现了薄膜体系中磁振子存在垂直动量偏向的色散干系的事实。”张石磊传授汇报《中国科学报》，反射率铁磁共振技能具有很好的普适性，为凝结态磁学和自旋电子学的研究提供了全新的要领学。
据悉，上海科技大学是该事情的主要完成单元之一，张石磊为通讯作者。该事情与英国钻石光源、中科院物理所磁学国度重点尝试室、同济大学和牛津大学配合相助完成。
相关论文信息：https://journals.aps.org/prl/accepted/29070Yd8H3a14372367d32e6278fc8c37a7ad55a2
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