在合适的光线下观察磁铁

磁性纳米结构长期以来一直是我们日常生活的一部分，例如，以快速紧凑的数据存储设备或高灵敏度传感器的形式。一种特殊的测量方法对理解许多相关的磁效应和功能做出了重大贡献：X 射线磁圆二色性 (XMCD)。这个令人印象深刻的术语描述了光与物质之间相互作用的基本效应：在铁磁材料中，具有特定角动量的电子存在不平衡，即自旋。如果一个人发出圆偏振光，它也有一个定义的角动量，通过铁磁体，两个角动量的平行或反平行排列的传输明显不同是可观察到的 - 所谓的二色性。当考虑跃迁的元素特定吸收边缘时，这种磁性起源的圆二色性在软 x 射线区域(光粒子的 200 至 2000 eV 能量，对应于仅 6 至 0.6 nm 的波长)特别明显金属，如铁、镍或钴，以及稀土元素，如镝或钆。这些元素对于磁效应的技术应用尤为重要。XMCD 效应允许精确确定各个元素的磁矩，即使在材料的埋层中也不损坏样品系统。如果圆偏振软 X 射线辐射以非常短的飞秒至皮秒 (ps) 脉冲形式出现，则甚至可以在相关时间尺度上监测超快磁化过程。到目前为止，

柏林马克斯伯恩研究所 (MBI) 初级研究组组长 Daniel Schick 的一组研究人员现已首次成功实现吸收 L 处的 XMCD实验在激光实验室中，铁的边缘在大约 700 eV 的光子能量下。通过将非常短(2 ps)和强烈(每脉冲 200 mJ)的光学激光脉冲聚焦到钨圆柱体上，使用激光驱动的等离子体源来产生所需的软 X 射线。由此产生的等离子体在 200-2000 eV 的相关光谱范围内以小于 10 ps 的脉冲持续时间连续发射大量光。然而，由于等离子体中的随机生成过程，没有满足观察 XMCD 的一个非常重要的要求——软 X 射线的偏振不是所需的圆形，而是完全随机的，类似于光的偏振电灯泡。因此，研究人员使用了一个技巧：X 射线首先通过一个磁偏振滤光片，在该滤光片中，与上述相同的 XMCD 效应处于活动状态。由于依赖于偏振的二向色透射，可以产生相对于滤光片的磁化具有平行与反平行角动量的光粒子的不平衡。通过偏振滤光片后，部分圆偏振或椭圆偏振的软 X 射线可用于磁性样品的实际 XMCD 实验。

这项发表在科学期刊OPTICA上的工作表明，基于激光的 X 射线源正在赶上大型设施。“由于我们光源的宽带特性，我们产生圆偏振软 X 射线的概念不仅非常灵活，而且部分优于 XMCD 光谱学中的传统方法，”该研究的第一作者和 MBI 的博士生说, 马丁博切特。特别是，已经证明的仅几皮秒的生成的 X 射线脉冲的脉冲持续时间开辟了观察并最终理解甚至非常快的磁化过程的新可能性，例如，当由超短闪光触发时。

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