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时间分解磁気円二色性で観测された磁化の変化の様子横
磁化が减少する时间が150ピコ秒程度から、强いレーザー照射によって70ピコ秒以下まで速くなる様子が见られる。轴の単位はピコ秒：1兆分の1秒である。
© 2016 和達 大樹

东京大学物性研究所の和达大树准教授と同大学院工学系研究科の十仓好纪教授らの研究グループは、物质の磁性の有无を确认できる软齿线（比较的波长の长い齿线）を用いた手法（磁気円二色性测定）により、强磁性の絶縁体酸化物の薄膜において、磁性が消えていく现象と金属化していく様子の観测に成功しました。レーザーを强くあてることで絶縁体であった薄膜が金属となり、絶縁体の磁性が消えるまでの时间が短くなるという画期的な成果です。

放射光施设における软齿线を利用した磁気円二色性测定は、最近の技术革新により薄膜やナノサイズ（1ナノメートルは10亿分の1メートル）の极小试料における磁化の観测が元素别に可能になるなど、物质科学だけでなく、次世代のデバイスとして期待されているスピントロニクスへの応用が期待されています。一方、スピントロニクスにおいては、高速化に向けてスピンの制御を磁场でなくレーザーなどの光により行うことが求められています。

今回グループは、ドイツのグループと共同で、强磁性で絶縁性（电気が流れない）を示す鉄酸化物（叠补贵别翱₃）の薄舞约50ナノメートルを作製し、この薄膜の时间分解磁気円二色性测定を行いました。その结果、レーザーを照射することにより鉄酸化物の磁性が消える様子と絶縁体から金属へと変化する様子の観测に成功しました。さらにレーザーの强度を上げていくと、絶縁体であった薄膜が金属化して电気が流れるようになると同时に磁性が消えていくまでに要する时间が短くなることが分かりました。具体的には、レーザーの强度が弱いときには、磁性が消えていくまでに150ピコ秒（1ピコ秒は1兆分の1秒）かかったところ、レーザー强度が强いときには70ピコ秒以下でした。

本成果は今后、レーザーによる磁気情报の书き込みなどの际に、レーザーの强度によって场所ごとに书き込む情报を変えるなどの応用につながることが期待できます。

「放射光齿线を使った测定で、これほど明确に金属化と磁性が消えるまでにかかるの変化が见られたのは、望外の成果でした」と和达准教授は话します。「レーザーによる磁気情报の书き込みに、この金属化が活用できることが期待できます。また齿线自由电子レーザーを用いることにより、今回の70ピコ秒よりさらに短い时间での测定を目指したいです」と続けます。

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论文情报

T. Tsuyama, S. Chakraverty, S. Macke, N. Pontius, C. Schü?ler-Langeheine, H. Y. Hwang, Y. Tokura, and H. Wadati, "Photoinduced Demagnetization and Insulator-to-Metal Transition in Ferromagnetic　Insulating BaFeO₃ Thin Films", Physical Review Letters: 2016/06/21 (Japan time), doi:10.1103/PhysRevLett.116.256402.
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