Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...
Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...
Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Natuurkundige <strong>voor</strong>drachten I Nieuwe reeks 89<br />
Magneten schakelen met de snelheid van licht<br />
78<br />
seconden ligt lukt dat niet op deze manier. Tenzij...,<br />
je erin slaagt om er<strong>voor</strong> te zorgen dat het aandrijvende<br />
magnetische veld precies nul is als de magnetisatievector<br />
over 180 graden is gedraaid. Door<br />
gebruik te maken van twee parallelle fotogeleidende<br />
schakelaars zijn we er enige tijd geleden in<br />
Nijmegen inderdaad in geslaagd om op die manier<br />
een perfect passende magneetveldpuls te genereren<br />
waardoor een magnetisch elementje binnen<br />
200 picoseconden kon worden omgeschakeld, 4 een<br />
wereldrecord op dat moment (zie figuur 2)!<br />
Kan dit <strong>no</strong>g sneller? De Landau-Lifshitz vergelijking<br />
laat zien dat de precessie frequenties lineair schalen<br />
met het effectieve aanwezige magneetveld, volledig<br />
in overeenstemming met de experimentele<br />
waarnemingen. Dit suggereert dat als je het aangelegde<br />
veld maar groot ge<strong>no</strong>eg maakt, de frequenties<br />
vanzelf mee schalen en dat er dus geen intrinsieke<br />
limiet is <strong>voor</strong> de dynamica van magnetisch<br />
geordende spins (1ps correspondeert met 36Tesla,<br />
oftewel bijna een miljoen keer het aardmagnetisch<br />
veld). Afgezien van de praktische realisatie hiervan<br />
(<strong>voor</strong> velden hoger dan 1Tesla moet je toch al wel<br />
een aardige magneet hebben en hoe schakel je die<br />
snel) blijken er ook <strong>no</strong>g andere obstakels te bestaan:<br />
bij zeer sterke en korte magneetveld pulsen begint<br />
het schakelen van de magnetisatie instabiel en chaotisch<br />
gedrag te vertonen. 8 Dit gaf zelfs aanleiding<br />
tot een commentaar in Nature: Speed limit ahead.<br />
Kan het inderdaad echt niet sneller? De gedachte<br />
aan direct optisch manipuleren ligt <strong>voor</strong> de hand:<br />
optische lichtpulsen van tientallen femtoseconden<br />
behoren tegenwoordig tot de standaard uitrusting<br />
van de experimenteel fysicus. Daarbij is natuurlijk al<br />
sinds Beth9 bekend dat licht draaimoment kan overdragen.<br />
Dus waarom niet geprobeerd met circulair<br />
gepolariseerde lichtpulsen, of met andere woorden:<br />
kun je niet rechtstreeks een magnetisch veld<br />
opwekken met licht (per slot van rekening een elektro-magnetische<br />
golf)? Het antwoordt is inderdaad<br />
bevestigend: recente experimenten hebben laten<br />
zien dat met behulp van femtoseconde laserpulsen<br />
evenzo korte magneetveldpulsen van de orde van<br />
een Tesla opgewekt kunnen worden. 10 De verklaring<br />
van deze spectaculaire waarnemingen werd gevonden<br />
in het inverse Faraday-effect: 1 in plaats dat een<br />
magnetisatie de polarisatie van licht beïnvloedt,<br />
gebeurt hier het omgekeerde en maakt (circulair)<br />
gepolariseerd licht een magnetisatie evenredig met<br />
Figuur 3<br />
Magnetische excitaties<br />
in DyFeO3 : circulair<br />
gepolariseerde laserpulsen<br />
met tegengestelde<br />
draaiingen veroorzaken<br />
spin-oscillaties met<br />
tegengestelde fase. De inzet<br />
laat de geometrie van het<br />
experiment zien.
Change language