磁翻转被拍摄下来

尽管包括计算机硬盘驱动器和磁带在内的大量存储设备都依赖于磁性材料，但科学家们实际上并不了解它们在微观尺度上是如何工作的。例如，在写入和重写过程中，材料内部被称为磁畴的各个区域会反转其磁化方向。许多因素——包括温度和缺陷——都会影响磁畴翻转的方向。现在，科学家们通过仔细研究发现，外部磁场可以用来协调和加速其中一些翻转——这或许为新型和改进的读写磁头以及更高的存储密度铺平了道路。

马克·弗里曼和阿尔伯塔大学的同事们使用了一种高科技、超高速的频闪灯来观察磁化反转的动作。这种仪器——扫描克尔显微镜——将飞秒激光脉冲照射到矩形 Ni₈₀Fe₂₀ 样品表面，这些样品厚度为 15 纳米，生长在小条金上。样品的表面磁性改变了光脉冲的偏振，提供了创建其状态图像所需的信息。

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科学家们首先施加了一个与样品长度平行的磁场——所谓的纵向偏置场——以对齐其所有原子自旋，然后通过金条发送快速电流脉冲。这种开关脉冲暂时产生了第二个磁场，方向与第一个磁场相反，呈横向。他们发现，在纵向偏置场的作用下，样品的磁化强度在 3.5 纳秒的延迟后才对电流做出反应（顶图）。但是，当它在短暂的横向场的影响下翻转回来时，磁化强度在一纳秒内稳定下来（底图）。研究人员解释说，如果没有横向场，磁铁的翻转仅仅发生在微小区域翻转并最终连接在一起时——因此存在延迟；但有了横向场，它们似乎同时翻转。