High Power Laser Science and Engineering, Volume. 11, Issue 6, 06000e82(2023)

All-optical nonlinear chiral ultrafast magnetization dynamics driven by circularly polarized magnetic fields

Luis Sánchez-Tejerina1,2、*, Rodrigo Martín-Hernández1, Rocío Yanes3,4, Luis Plaja1,4, Luis López-Díaz3,4, and Carlos Hernández-García1,4
Author Affiliations
  • 1Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica, Departamento de Física Aplicada, Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
  • 2Present address: Departamento de Electricidad y Electrónica, Universidad de Valladolid, Valladolid, Spain
  • 3Departamento de Física Aplicada, Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
  • 4Unidad de Excelencia en Luz y Materia Estructuradas (LUMES), Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
  • show less
    References(63)

    [1] E. Beaurepaire, J.-C. Merle, A. Daunois, J.-Y. Bigot. Phys. Rev. Lett., 76, 4250(1996).

    [2] C. D. Stanciu, F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsukamoto, A. Itoh, T. Rasing. Phys. Rev. Lett., 99, 047601(2007).

    [3] A. B. Schmidt, M. Pickel, M. Donath, P. Buczek, A. Ernst, V. P. Zhukov, P. M. Echenique, L. M. Sandratskii, E. V. Chulkov, M. Weinelt. Phys. Rev. Lett., 105, 197401(2010).

    [4] P. Tengdin, W. You, C. Chen, X. Shi, D. Zusin, Y. Zhang, C. Gentry, A. Blonsky, M. Keller, P. M. Oppeneer, H. C. Kapteyn, Z. Tao, M. M. Murnane. Sci. Adv., 4, eaap9744(2018).

    [5] N. Tesařová, P. Nĕmec, E. Rozkotová, J. Zemen, T. Janda, D. Butkovičová, F. Trojánek, K. Olejník, V. Novák, P. Malý, T. Jungwirth. Nat. Photonics, 7, 492(2013).

    [6] P. C. Lingos, J. Wang, I. E. Perakis. Phys. Rev. B, 91, 195203(2015).

    [7] G.-M. Choi, A. Schleife, D. G. Cahill. Nat. Commun., 8, 15085(2017).

    [8] A. Stupakiewicz, K. Szerenos, D. Afanasiev, A. Kirilyuk, A. V. Kimel. Nature, 542, 71(2017).

    [9] C. S. Davies, T. Janssen, J. H. Mentink, A. Tsukamoto, A. V. Kimel, A. F. G. van der Meer, A. Stupakiewicz, A. Kirilyuk. Phys. Rev. Appl., 13, 024064(2020).

    [10] G. P. Zhang, W. Hübner. Phys. Rev. Lett., 85, 3025(2000).

    [11] B. Koopmans, J. J. M. Ruigrok, F. D. Longa, W. J. M. de Jonge. Phys. Rev. Lett., 95, 267207(2005).

    [12] D. Rudolf, C. La-O-Vorakiat, M. Battiato, R. Adam, J. M. Shaw, E. Turgut, P. Maldonado, S. Mathias, P. Grychtol, H. T. Nembach, T. J. Silva, M. Aeschlimann, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, C. M. Schneider, P. M. Oppeneer. Nat. Commun., 3, 1037(2012).

    [13] K. Krieger, J. K. Dewhurst, P. Elliott, S. Sharma, E. K. U. Gross. J. Chem. Theory Comput., 11, 4870(2015).

    [14] S. Bonetti, M. C. Hoffmann, M.-J. Sher, Z. Chen, S.-H. Yang, M. G. Samant, S. S. P. Parkin, H. A. Dürr. Phys. Rev. Lett., 117, 087205(2016).

    [15] U. Bierbrauer, S. T. Weber, D. Schummer, M. Barkowski, A.-K. Mahro, S. Mathias, H. C. Schneider, B. Stadtmüller, M. Aeschlimann, B. Rethfeld. J. Phys.: Condens. Matter, 29, 244002(2017).

    [16] J. K. Dewhurst, P. Elliott, S. Shallcross, E. K. U. Gross, S. Sharma. Nano Lett., 18, 1842(2018).

    [17] F. Siegrist, J. A. Gessner, M. Ossiander, C. Denker, Y.-P. Chang, M. C. Schröder, A. Guggenmos, Y. Cui, J. Walowski, U. Martens, J. K. Dewhurst, U. Kleineberg, M. Münzenberg, S. Sharma, M. Schultze. Nature, 571, 240(2019).

    [18] P. Tengdin, C. Gentry, A. Blonsky, D. Zusin, M. Gerrity, L. Hellbrück, M. Hofherr, J. Shaw, Y. Kvashnin, E. K. Delczeg-Czirjak, M. Arora, H. Nembach, T. J. Silva, S. Mathias, M. Aeschlimann, H. C. Kapteyn, D. Thonig, K. Koumpouras, O. Eriksson, M. M. Murnane. Sci. Adv., 6, eaaz1100(2020).

    [19] M. Hofherr, S. Häuser, J. K. Dewhurst, P. Tengdin, S. Sakshath, H. T. Nembach, S. T. Weber, J. M. Shaw, T. J. Silva, H. C. Kapteyn, M. Cinchetti, B. Rethfeld, M. M. Murnane, D. Steil, B. Stadtmüller, S. Sharma, M. Aeschlimann, S. Mathias. Sci. Adv., 6, eaay8717(2020).

    [20] P. Scheid, S. Sharma, G. Malinowski, S. Mangin, S. Lebègue. Nano Lett., 21, 1943(2021).

    [21] A. L. Chekhov, Y. Behovits, J. J. F. Heitz, C. Denker, D. A. Reiss, M. Wolf, M. Weinelt, P. W. Brouwer, M. Münzenberg, T. Kampfrath. Phys. Rev. X, 11, 041055(2021).

    [22] A. V. Kimel, A. Kirilyuk, P. A. Usachev, R. V. Pisarev, A. M. Balbashov, T. Rasing. Nature, 435, 655(2005).

    [23] H. Hamamera, F. S. M. Guimarães, M. dos Santos Dias, S. Lounis. Commun. Phys., 5(2022).

    [24] J. Wätzel, Y. Pavlyukh, A. Schäffer, J. Berakdar. Carbon, 99, 439(2016).

    [25] G. P. Zhang, Y. H. Bai, T. F. George. Europhys. Lett., 115, 57003(2016).

    [26] A. Stupakiewicz, C. S. Davies, K. Szerenos, D. Afanasiev, K. S. Rabinovich, A. V. Boris, A. Caviglia, A. V. Kimel, A. Kirilyuk. Nat. Phys., 17, 489(2021).

    [27] I. Tudosa, C. Stamm, A. B. Kashuba, F. King, H. C. Siegmann, J. Stöhr, G. Ju, B. Lu, D. Weller. Nature, 428, 831(2004).

    [28] S. Wienholdt, D. Hinzke, U. Nowak. Phys. Rev. Lett., 108, 247207(2012).

    [29] C. Vicario, C. Ruchert, F. Ardana-Lamas, P. M. Derlet, B. Tudu, J. Luning, C. P. Hauri. Nat. Photonics, 7, 720(2013).

    [30] L. Bocklage. Sci. Rep., 6, 22767(2016).

    [31] T. G. H. Blank, K. A. Grishunin, E. A. Mashkovich, M. V. Logunov, A. K. Zvezdin, A. V. Kimel. Phys. Rev. Lett., 127, 037203(2021).

    [32] B. C. Choi, K. Jordan, J. Rudge, T. Speliotis. IEEE Trans. Magnet., 57(2021).

    [33] X. Yang, Y. Mou, B. Gallas, A. Maitre, L. Coolen, M. Mivelle. ACS Nano, 16, 386(2022).

    [34] M. Shalaby, A. Donges, K. Carva, R. Allenspach, P. M. Oppeneer, U. Nowak, C. P. Hauri. Phys. Rev. B, 98, 014405(2018).

    [35] T. Kampfrath, M. Battiato, P. Maldonado, G. Eilers, J. Nötzold, S. Mährlein, V. Zbarsky, F. Freimuth, Y. Mokrousov, S. Blügel, M. Wolf, I. Radu, P. M. Oppeneer, M. Münzenberg. Nat. Nanotechnol., 8, 256(2013).

    [36] P. Salén, M. Basini, S. Bonetti, J. Hebling, M. Krasilnikov, A. Y. Nikitin, G. Shamuilov, Z. Tibai, V. Zhaunerchyk, V. Goryashko. Phys. Rep., 836–837, 1(2019).

    [37] T. S. Seifert, L. Cheng, Z. Wei, T. Kampfrath, J. Qi. Appl. Phys. Lett., 120, 180401(2022).

    [38] Q. Zhan. Adv. Opt. Photonics, 1, 1(2009).

    [39] M. Blanco, F. Cambronero, M. T. Flores-Arias, E. C. Jarque, L. Plaja, C. Hernández-García. ACS Photonics, 6, 38(2019).

    [40] C. Guclu, M. Veysi, F. Capolino. ACS Photonics, 3, 2049(2016).

    [41] J. Zeng, F. Huang, C. Guclu, M. Veysi, M. Albooyeh, H. K. Wickramasinghe, F. Capolino. ACS Photonics, 5, 390(2018).

    [42] J. Zeng, M. Darvishzadeh-Varcheie, M. Albooyeh, M. Rajaei, M. Kamandi, M. Veysi, E. O. Potma, F. Capolino, H. K. Wickramasinghe. ACS Nano, 12, 12159(2018).

    [43] J. Cao, L. Ye, D. He, X. Zheng, S. Mukamel. J. Phys. Chem. Lett., 13, 11300(2022).

    [44] S. Sederberg, F. Kong, F. Hufnagel, C. Zhang, E. Karimi, P. B Corkum. Nat. Photonics, 14, 680(2020).

    [45] S. Sederberg, F. Kong, P. B. Corkum. Phys. Rev. X, 10, 011063(2020).

    [46] K. Jana, K. R. Herperger, F. Kong, Y. Mi, C. Zhang, P. B. Corkum, S. Sederberg. Nat. Photonics, 15, 622(2021).

    [47] Y. Shi, D. R. Blackman, A. Arefiev. Plasma Phys. Control. Fusion, 63, 125032(2021).

    [48] M. Hudl, M. d’Aquino, M. Pancaldi, S.-H. Yang, M. G. Samant, S. S. P. Parkin, H. A. Dürr, C. Serpico, M. C. Hoffmann, S. Bonetti. Phys. Rev. Lett., 123, 197204(2019).

    [49] R. A. Fonseca, L. O. Silva, F. S. Tsung, V. K. Decyk, W. Lu, C. Ren, W. B. Mori, S. Deng, S. Lee, T. Katsouleas, J. C. Adam. Computational Science — ICCS 2002(2002).

    [50] R. A. Fonseca, S. F. Martins, L. O. Silva, J. W. Tonge, F. S. Tsung, W. B. Mori. Plasma Phys. Control. Fusion, 50, 124034(2008).

    [51] R. A. Fonseca, J. Vieira, F. Fiuza, A. Davidson, F. S. Tsung, W. B. Mori, L. O. Silva. Plasma Phys. Control. Fusion, 55, 124011(2013).

    [52] J.-E. Wegrowe, M.-C. Ciornei. Amer. J. Phys., 80, 607(2012).

    [53] A. Vansteenkiste, J. Leliaert, M. Dvornik, M. Helsen, F. Garcia-Sanchez, B. Van Waeyenberge. AIP Adv., 4, 107133(2014).

    [54] G. Bertotti, I. D. Mayergoyz, C. Serpico. J. Appl. Phys., 91, 7556(2002).

    [55] M. d’Aquino, C. Serpico, G. Bertotti, I. D. Mayergoyz, R. Bonin. IEEE Trans. Magnet., 45, 3950(2009).

    [56] M.-C. Ciornei, J. M. Rub, J.-E. Wegrowe. Phys. Rev. B, 83, 020410(2011).

    [57] K. Neeraj, N. Awari, S. Kovalev, D. Polley, N. Z. Hagström, S. S. P. Kanth Arekapudi, A. Semisalova, K. Lenz, B. Green, J.-C. Deinert, I. Ilyakov, M. Chen, M. Bawatna, V. Scalera, M. d’Aquino, C. Serpico, O. Hellwig, J.-E. Wegrowe, M. Gensch, S. Bonetti. Nat. Phys., 17, 245(2021).

    [58] V. Shumakova, P. Malevich, S. Ališauskas, A. Voronin, A. M. Zheltikov, D. Faccio, D. Kartashov, A. Baltuška, A. Pugzlys. Nat. Commun., 7, 12877(2016).

    [59] C. Gollner, M. Shalaby, C. Brodeur, I. Astrauskas, R. Jutas, E. Constable, L. Bergen, A. Baltuška, A. Puglys. APL Photonics, 6, 046105(2021).

    [60] U. Elu, L. Maidment, L. Vámos, F. Tani, D. Novoa, M. H. Frosz, V. Badikov, D. Badikov, V. Petrov, P. S. J. Russell, J. Biegert. Nat. Photonics, 15, 277(2021).

    [61] C. Hernández-García, A. Turpin, J. S. Román, A. Picón, R. Drevinskas, A. Cerkauskaite, P. G. Kazansky, C. G. Durfee, Í. J. Sola. Optica, 4, 520(2017).

    [62] C. Hernández-García, L. Rego, J. S. Román, A. Picón, L. Plaja. High Power Laser Sci. Eng., 5, e3(2017).

    [63] A. de las Heras, A. K. Pandey, J. S. Román, J. Serrano, E. Baynard, G. Dovillaire, M. Pittman, C. G. Durfee, L. Plaja, S. Kazamias, O. Guilbaud, C. Hernández-García. Optica, 9, 71(2022).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Luis Sánchez-Tejerina, Rodrigo Martín-Hernández, Rocío Yanes, Luis Plaja, Luis López-Díaz, Carlos Hernández-García. All-optical nonlinear chiral ultrafast magnetization dynamics driven by circularly polarized magnetic fields[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(6): 06000e82

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: May. 26, 2023

    Accepted: Aug. 18, 2023

    Published Online: Dec. 6, 2023

    The Author Email: Luis Sánchez-Tejerina (luis.sanchez-tejerina@uva.es)

    DOI:10.1017/hpl.2023.71

    Topics