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Ultraschnelle Magnetisierungsprozesse / SPP 1133

Ultrafast Magnetisation Processes

19.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Ziel des Schwerpunkts ist ein grundlegendes Verständnis des zeitlichen Ablaufs schneller Magnetisierungsprozesse in magnetisch geordneten Schicht- und Mikrostruktursystemen. Die Herausforderung liegt im Vorantreiben des Gebietes in den weitgehend unverstandenen Kurzzeitbereich von wenigen Femtosekunden bis zu Nanosekunden, auch mit dem Ziel, die physikalischen Grundlagen für ultraschnelle Magnetoelektronik-Bauelemente zu erhalten. Gesucht ist die Beant-wortung der zentralen, grundlegenden Frage, wie die Magnetisierung kleiner Strukturen unter äußeren Einflüssen wie externen gepulsten Magnetfeldern, Laserpulsen oder injizierten spinpolarisierten Elektronenpulsen auf kurzen Zeitskalen ausgelenkt wird und schlußendlich umklappt. Im Schwerpunkt arbeiten Forscher zusammen, deren Expertisen die ultraschnellen Prozesse auf der Zeitskala einiger Femtosekunden, die kollektiven Anregungen im Picosekundenbereich und die kohärente Ummagnetisierung bis hin zu makroskopischen Domäneneffekten im Nanosekundenbereich aus experimenteller und theoretischer Sicht abdecken. Die Möglichkeiten zu neuen Experimenten ergeben sich erst seit kurzer Zeit aus neuesten methodischen Entwicklungen. So werden Pump-Probe-Versuche mit Femtosekunden-Lasersystemen und der Einsatz ultrakurzer Magnetfeldpulse, erzeugt über mikrostrukturierte Leiterschleifen oder Streifenleiter, durchgeführt. Auch werden moderne höchstauflösende Mikroskopie- und Detektionstechniken und deren Kombination mit kurzen Laserpulsen als neue methodische Entwicklungen für die Charakterisierung der Magnetisierungsprozesse genutzt.

The aim of the priority programme is the achievement of a basic understanding of the temporal evolution of fast magnetisation processes in magnetically ordered films, multilayers and microstructured systems. The challenge lies in the advancement of the field of ultrafast magnetisation processes into the regime of a few femtoseconds to nanoseconds, a topic not yet well explored. A general aim is to understand the fundamental mechanisms needed for applications in ultrafast magneto electronic devices. The fundamental topic to be addressed is the response of the magnetisation of small structures upon the application of pulsed magnetic fields, laser pulses or injected spin polarised electron pulses on short time scales, ranging from a small disturbance of the system up to the reversal of the magnetisation direction. The priority programme brings together researchers with expertise in ultrafast processes on the time scale of femtoseconds, with experience in collective excitations on the picosecond time scale, and in experience in coherent remagnetisation and in macroscopic domain effects on the nanosecond time scale. Both theoretical and experimental work will be conducted in close collaboration. The potential for these experiments has evolved from the recent availability of new methods and techniques. Pump-probe experiments with femtosecond laser systems and the employment of ultrashort magnetic field pulses, generated by miniaturised coils and waveguides are made. The development of new techniques for high resolution microscopy with added temporal resolution by the employment of short laser pulses, and the development of novel detectors are strongly encouraged.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Burkard Hillebrands
Fachbereich Physik der Universität Kaiserslautern
Erwin-Schrödinger-Straße 56 · 67663 Kaiserslautern
Tel.: (0631) 205-4228 · Fax.: (0631) 205-4095
E-Mail: hilleb@physik.uni-kl.de