Suivi de la dynamique de spin électronique à l'échelle femtoseconde

La spintronique est une branche émergente de l'électronique dans laquelle le spin de l'électron est manipulé pour encoder et transmettre des informations. Maîtriser de nouvelles voies pour contrôler le spin de l'électron est donc d'une importance capitale. Cependant, même après avoir réussi à préparer les électrons dans l'état de spin souhaité, la dynamique interne au sein de la matière peut entraîner une modification du spin, ce qui est préjudiciable pour les applications de spintroniques. Or, l'étude de la dynamique ultrarapide du spin de l'électron au sein de la matière est extrêmement difficile. Mais des chercheurs ont réalisé un bond en avant en mesurant directement la dynamique ultrarapide du spin de l'électron en utilisant l'effet photoélectrique.

Dans leur expérience, qui s'est déroulée sur plateforme Attolab (CEA/IRAMIS/LIDYL), des chercheuses et chercheurs du Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA, CEA / CNRS / Université de Bordeaux), du Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (LIDYL, CEA / CNRS) et du laboratoire de Physique des Matériaux et Surfaces, en collaboration avec les Universités de Paris-Saclay, Pekin et West Bohemia (République tchèque) utilisent d'abord une impulsion lumineuse ultrabrève et polarisée circulairement pour préparer sélectivement des électrons avec un spin bien défini. Ensuite, ils utilisent un second flash de lumière de haute énergie pour éjecter du solide, par l'effet photoélectrique, ces électrons excités et polarisés en spin. Un détecteur de pointe permet de révéler le spin des électrons éjectés. Cette méthodologie expérimentale a permis aux scientifiques d'enregistrer un film de la dynamique du spin de l'électron dans la matière, avec une résolution de quelques millionièmes de milliardièmes de seconde. Ces travaux ont été sélectionnés comme Editor Suggestion dans la revue Physical Review Letters.

En plus de faire progresser la recherche fondamentale sur le comportement intime de la matière, la compréhension approfondie de la dynamique ultrarapide du spin peut révolutionner des domaines tels que l'électronique, la spintronique et les technologies de communication.