Non-thermal electrons open the non-equilibrium pathway of the phase transition in FeRh
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216305%3A26620%2F26%3A0198134" target="_blank" >RIV/00216305:26620/26:0198134 - isvavai.cz</a>
Výsledek na webu
<a href="https://www.nature.com/articles/s42005-025-02066-5" target="_blank" >https://www.nature.com/articles/s42005-025-02066-5</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1038/s42005-025-02066-5" target="_blank" >10.1038/s42005-025-02066-5</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
Non-thermal electrons open the non-equilibrium pathway of the phase transition in FeRh
Popis výsledku v původním jazyce
The optical excitation of metals initially creates short-lived non-Fermi distributions of the electrons. The electrons and holes excited far above and below the Fermi level quickly relax to hot Fermi-distributions that subsequently cool via electron-phonon scattering. Here, we show that such non-thermal charge carriers beyond the Fermi-distribution speed up the prototypical first-order antiferromagnetic-to-ferromagnetic phase transition in FeRh. In ultrafast x-ray diffraction experiments, we vary the maximum electron temperature by increasing the pump pulse duration up to 10 ps. For direct optical excitation of FeRh, ferromagnetic domains nucleate within 8 ps as soon as the successively deposited energy surpasses the site-specific threshold energy. In contrast, suppressing the direct optical excitation by an optically opaque Pt layer leads to a nucleation on a 50 ps timescale driven by the near-equilibrium heat transport. These findings unambiguously identify the photo-excitation of non-thermal electrons and not electron-phonon non-equilibria to enable the rapid phase transition in FeRh.
Název v anglickém jazyce
Non-thermal electrons open the non-equilibrium pathway of the phase transition in FeRh
Popis výsledku anglicky
The optical excitation of metals initially creates short-lived non-Fermi distributions of the electrons. The electrons and holes excited far above and below the Fermi level quickly relax to hot Fermi-distributions that subsequently cool via electron-phonon scattering. Here, we show that such non-thermal charge carriers beyond the Fermi-distribution speed up the prototypical first-order antiferromagnetic-to-ferromagnetic phase transition in FeRh. In ultrafast x-ray diffraction experiments, we vary the maximum electron temperature by increasing the pump pulse duration up to 10 ps. For direct optical excitation of FeRh, ferromagnetic domains nucleate within 8 ps as soon as the successively deposited energy surpasses the site-specific threshold energy. In contrast, suppressing the direct optical excitation by an optically opaque Pt layer leads to a nucleation on a 50 ps timescale driven by the near-equilibrium heat transport. These findings unambiguously identify the photo-excitation of non-thermal electrons and not electron-phonon non-equilibria to enable the rapid phase transition in FeRh.
Klasifikace
Druh
J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science
CEP obor
—
OECD FORD obor
10300 - Physical sciences
Návaznosti výsledku
Projekt
—
Návaznosti
—
Ostatní
Rok uplatnění
2025
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název periodika
Communications Physics
ISSN
—
e-ISSN
2399-3650
Svazek periodika
8
Číslo periodika v rámci svazku
1
Stát vydavatele periodika
GB - Spojené království Velké Británie a Severního Irska
Počet stran výsledku
9
Strana od-do
—
Kód UT WoS článku
001462015300001
EID výsledku v databázi Scopus
2-s2.0-105002742414