Данный проект будет направлен на экспериментальное и теоретическое исследование новых механизмов манипулирования спиновыми состояниями - ферро- и антиферромагнитными в нескольких типах магнитных диэлектриков и полупроводников и низкоразмерных магнитных структурах. Будут изучаться фотовозбужденные электронно-спиновые и орбитальные состояния за счет коротких фемтосекундных лазерных импульсов (~50-70 фс), выясняться временная иерархия возбужденных состояний в фемто-, пико- и наносекундных диапазонах. Будут исследоваться фотоиндуцированные состояния с использованием магнитооптических эффектов Фарадея, Керра и Коттона-Мутона, оптической ориентации спина, магнитоиндуцированной генерации суммарной и разностной частот. Будут проведены эксперименты по оптическому манипулированию ферро- и антиферромагнитными доменами, в случае прямого оптического переключения таких доменов будут выяснены их динамические свойства на временной шкале от десятков фемтосекунд до микросекунд, будут определены механизмы возбуждения и переворота доменных состояний за счет лазерных импульсов.
В проекте будет экспериментально развиваться фундаментальная идея прямого оптического переключения антиферромагнитных доменов при возбуждении полярной моды на терагерцевой частоте, вызывающей модификацию магнито-обменных взаимодействий за счет изменения среднего расстояния магнитных ионов. Возможность такого воздействия была показана в теоретической работе для антиферромагнетика Cr2O3, см. M. Fechner, et al., "Magnetophononics: Ultrafast spin control through the lattice" Phys. Rev. Mat. 2, 064401, 2018. Также важной является идея оптического переключения ферромагнитных доменов за счет эффекта оптической ориентации спина.
Возможность эффективного воздействия света на магнитную систему посредством эффекта оптической ориентации продемонстрирована нами в работе V.N. Kats, et al., "Femtosecond optical orientation triggering magnetization precession in epitaxial EuO films", Nanoscale 15, 2828, 2023. В результате проекта ожидается получить новые важные фундаментальные экспериментальные и теоретические результаты, открывающие перспективы использования светового воздействия для устройств оптоэлектроники, использующих эффекты фотоиндуцированного изменения магнитного состояния среды. Все это обосновывает актуальность и научную новизну проекта.
