Acousto-Magnéto-Optique Ultra-rapide – UltrAMOX

L’émergence des lasers femtosecondes a été à l'origine de nombreuses découvertes en physique du solide au cours des dix dernières années. En particulier, l’étude de la désaimantation optique femtoseconde a permis de mieux comprendre les mécanismes liés aux interactions d'échange dans des matériaux ferromagnétiques. Une nouvelle voie que nous souhaitons explorer est basée sur l’utilisation d'une impulsion acoustique ultrabrève injectée dans des systèmes ferromagnétiques (films minces ou des réseaux de nanoplots magnétiques) afin d'étudier et d'exploiter les interactions à des échelles de temps très courtes entre les phonons et les spins. De façon réciproque, nous souhaitons également étudier comment la désaimantation femtoseconde de matériaux magnétostrictifs peut conduire à l'excitation d'ondes acoustiques longitudinales et transverses picosecondes par relaxation des contraintes magnétostrictives. Par ailleurs, l'injection d'ondes acoustiques ultra-rapides dans des nano-dispositifs spintroniques, sous le concept générique appelé « acousto-spintronique », pourrait permettre d’envisager la commutation de spin en l'absence de champ magnétique. L'originalité du projet UltrAMOX est d'étudier, d'un point de vue fondamental et expérimental, ces phénomènes liés aux effets de magnétostriction ultrarapide (directe et inverse) induits par laser dans des matériaux ferromagnétiques adaptés en associant les domaines de l'acoustique picoseconde, du femtomagnétisme et de la spintronique. Ainsi, ce projet d'une durée de 3 années se décompose en deux objectifs principaux:

1) Magnétostriction directe ultra-rapide: Etude de la génération d'impulsions acoustiques THz longitudinales et transverses grâce à la relaxation des contraintes magnétostrictives dans des composés ferromagnétiques.

2) Magnétostriction inverse ultra-rapide: Etude des interactions ultra-rapides entre des impulsions acoustiques générées par laser et les propriétés de dynamique d'aimantation dans des films minces et/ou des nanostructures hybrides métal normal/ferromagnétique.