The role of ultrafast magnon generation in the magnetization dynamics of rare-earth metals
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216208%3A11320%2F20%3A10417723" target="_blank" >RIV/00216208:11320/20:10417723 - isvavai.cz</a>
Nalezeny alternativní kódy
RIV/61989100:27740/20:10245531
Výsledek na webu
<a href="https://verso.is.cuni.cz/pub/verso.fpl?fname=obd_publikace_handle&handle=I4d8r1DhBn" target="_blank" >https://verso.is.cuni.cz/pub/verso.fpl?fname=obd_publikace_handle&handle=I4d8r1DhBn</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abb1601" target="_blank" >10.1126/sciadv.abb1601</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
The role of ultrafast magnon generation in the magnetization dynamics of rare-earth metals
Popis výsledku v původním jazyce
Ultrafast demagnetization of rare-earth metals is distinct from that of 3d ferromagnets, as rare-earth magnetism is dominated by localized 4f electrons that cannot be directly excited by an optical laser pulse. Their demagnetization must involve excitation of magnons, driven either through exchange coupling between the 5d6s-itinerant and 4f-localized electrons or by coupling of 4f spins to lattice excitations. Here, we disentangle the ultrafast dynamics of 5d6s and 4f magnetic moments in terbium metal by time-resolved photoemission spectroscopy. We show that the demagnetization time of the Tb 4f magnetic moments of 400 fs is set by 4f spin-lattice coupling. This is experimentally evidenced by a comparison to ferromagnetic gadolinium and supported by orbital-resolved spin dynamics simulations. Our findings establish coupling of the 4f spins to the lattice via the orbital momentum as an essential mechanism driving magnetization dynamics via ultrafast magnon generation in technically relevant materials with strong magnetic anisotropy.
Název v anglickém jazyce
The role of ultrafast magnon generation in the magnetization dynamics of rare-earth metals
Popis výsledku anglicky
Ultrafast demagnetization of rare-earth metals is distinct from that of 3d ferromagnets, as rare-earth magnetism is dominated by localized 4f electrons that cannot be directly excited by an optical laser pulse. Their demagnetization must involve excitation of magnons, driven either through exchange coupling between the 5d6s-itinerant and 4f-localized electrons or by coupling of 4f spins to lattice excitations. Here, we disentangle the ultrafast dynamics of 5d6s and 4f magnetic moments in terbium metal by time-resolved photoemission spectroscopy. We show that the demagnetization time of the Tb 4f magnetic moments of 400 fs is set by 4f spin-lattice coupling. This is experimentally evidenced by a comparison to ferromagnetic gadolinium and supported by orbital-resolved spin dynamics simulations. Our findings establish coupling of the 4f spins to the lattice via the orbital momentum as an essential mechanism driving magnetization dynamics via ultrafast magnon generation in technically relevant materials with strong magnetic anisotropy.
Klasifikace
Druh
J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science
CEP obor
—
OECD FORD obor
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Návaznosti výsledku
Projekt
Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.
Návaznosti
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Ostatní
Rok uplatnění
2020
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název periodika
Science advances [online]
ISSN
2375-2548
e-ISSN
—
Svazek periodika
6
Číslo periodika v rámci svazku
39
Stát vydavatele periodika
US - Spojené státy americké
Počet stran výsledku
7
Strana od-do
eabb1601
Kód UT WoS článku
000575531700017
EID výsledku v databázi Scopus
2-s2.0-85091541022