近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強磁場中心盛志高研究員與荷蘭Radboud大學(xué)A.V. kimel教授等團(tuán)隊合作，依托穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置（SHMFF），在2D vdW鐵磁體Fe₃GeTe₂中，借助強磁場下的時間分辨磁光克爾技術(shù)，實現(xiàn)了強磁場對激光誘導(dǎo)超快退磁效應(yīng)的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)強磁場既能加快退磁速度，又能抑制退磁效率。該成果于2025年5月23日在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊National Science Review。

1996年人們發(fā)現(xiàn)激光脈沖能誘導(dǎo)鐵磁Ni的自旋，在飛秒級（10^-15s）時間尺度上實現(xiàn)了超快退磁效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)開辟了超快自旋動力學(xué)研究的新領(lǐng)域，不僅為理解電子自旋、晶格和電荷之間的能量傳遞機制提供了全新視角，而且為開發(fā)超高速磁存儲和邏輯器件奠定了基礎(chǔ)。超快退磁過程包含了電子自旋、晶格振動和電荷載流子之間的復(fù)雜耦合作用，是多種能量傳遞通道競爭的結(jié)果。在不同耦合作用條件下可以出現(xiàn)飛秒級快過程、也可能出現(xiàn)皮秒級慢過程。如果能抑制/調(diào)控慢過程，有望將自旋相關(guān)數(shù)據(jù)處理速度提升至飛秒量級，或?qū)氐赘淖冃畔⒋鎯εc處理的范式。因此，超快退磁的調(diào)控與機制研究一直是自旋電子學(xué)領(lǐng)域的核心議題之一。

相對于其它外場（溫度、壓力等），磁場能直接作用于物質(zhì)中的自旋角動量，是調(diào)控自旋的有效手段。然而，除了極少數(shù)的實驗觀察和理論預(yù)測外，絕大多數(shù)超快退磁研究都是在遠(yuǎn)低于1 T的磁場中進(jìn)行的。磁場這一重要調(diào)控自由度被長期忽略，關(guān)于超快退磁的磁控效應(yīng)與機理，也尚未進(jìn)行系統(tǒng)研究。

研究團(tuán)隊首次證實了磁場對超快退磁過程的速度、效率具有雙重調(diào)控作用。團(tuán)隊通過SHMFF強磁場下時間分辨磁光克爾效應(yīng)技術(shù)，在二維vdW鐵磁體Fe₃GeTe₂中發(fā)現(xiàn)，7 T磁場可使退磁時間加速60%，同時將退磁效率抑制34%?；趯囟纫蕾囂匦缘姆治?，團(tuán)隊在三溫度模型框架內(nèi)提出了基于自旋熵變化的磁調(diào)控機制。該模型具有普適性，不依賴于材料的電子結(jié)構(gòu)和磁性結(jié)構(gòu)特性，這意味著借助外加磁場控制超快退磁加速可能是廣泛存在于各類材料中的普適現(xiàn)象。另外，這一磁場雙調(diào)控效應(yīng)在200 K左右的高溫區(qū)更為明顯，這有利于未來的器件應(yīng)用。

強磁場中心汪洲和孫韜博士為共同第一作者，荷蘭Radboud大學(xué)A.V. kimel教授和強磁場中心盛志高研究員為共同通訊作者。該項研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、歐洲研究委員會ERC基金等項目和強磁場安徽省實驗室的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf185