Dynamical Nonrelativistic Spin Splitting via THz Nonlinear Phononics
Northwestern University（西北大学）；Cornell University（康奈尔大学）
研究共线反铁磁体中NRSS的动态控制难题，利用密度泛函理论和非线性声子学，推导对称标准确定能激活或放大NRSS的声子模式，通过对NiO和LaFeO₃实验，实现超快可逆控制，放大NRSS，确立非线性声子学为操纵自旋分裂反铁磁相的通用途径。
2026-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear phononic slidetronics
本研究提出通过非线性激发高频层内声子来倾斜层间势能景观，实现双层六方氮化硼铁电性的高效切换，为范德华材料堆叠顺序的超快控制开辟新途径。
2025-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Bridging atomistic spin dynamics methods and phenomenological models of single pulse ultrafast switching in ferrimagnets
我们弥合了一个重要的知识差距的理解全光超快开关的亚铁磁体，即原子自旋动力学方法和宏观唯象模型之间的联系。全光开关的磁化发生后，一个单一的飞秒激光脉冲的应用程序，以特定的亚铁磁性化合物。这种强激发使所涉及的自由度、电子、晶格和自旋彼此之间失去平衡。原子自旋模型定量描述了在广泛的实验条件下的全光开关，而未能提供一个简单的切换过程的图片。唯象模型能够定性地描述开关过程的动力学。然而，缺乏一个统一的理论框架来描述元素特定的自旋动力学作为原子自旋模型与唯象的简单性。在这里，我们弥合这一差距，并提出了一个元素特定的宏观自旋动力学模型，它完全符合原子自旋动力学模拟和对称性的唯象模型的考虑。
2022-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Roles of heating and helicity in ultrafast all-optical magnetization switching in TbFeCo
利用时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）方法，在亚铁磁TbFeCo薄膜中观察到了螺旋度相关的全光磁化翻转（HD-AOS）。在单脉冲圆偏振激光作用下，热效应和光磁效应分别得到了证实。这种超快开关的整体演变的特点是在不同的时间尺度和定义的磁化反转时间为460 fs是有史以来最快的观察。结合热效应和逆法拉第效应（IFE），基于一个单一的宏观自旋模型的微磁模拟进行再现HD-AOS以下的线性反转机制。
2018-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast non-volatile rewritable ferroaxial switching
针对铁性相超快开关的现有挑战，研究人员利用圆驱动太赫兹声子模式构建有效轴场，实现了铁轴材料的非易失性可重写超快开关，为超快信息存储提供新平台。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Universal criteria for single femtosecond pulse ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
单脉冲开关已经在亚铁磁GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金中实验证明。由于缺乏精确描述飞秒激光光激发引起的非平衡反转路径的理论，因此对单脉冲开关的完整理解缺失。在这项工作中，我们提出了一般宏观理论的亚铁磁材料的磁化动力学飞秒激光激发。我们的理论定量再现了实验中观察到的开关过程的所有阶段。我们直接比较我们的理论，GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金的原子自旋动力学方法的计算机模拟。我们提供明确的表达式的磁化弛豫率的微观参数，使我们能够提出通用的标准切换亚铁磁体。
2022-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Two magnon bound state causes ultrafast thermally induced magnetisation switching
热致磁化翻转是亚铁磁系统在没有外加磁场的情况下确定性翻转的一种新现象。实验结果表明，反转发生由于内在的材料特性，但到目前为止，负责反转的微观机制尚未确定。利用计算和分析的方法，我们表明，开关是由两个磁振子束缚态的激发，其性质是依赖于材料的因素。这一发现使我们能够准确地预测开关行为，并且这种机制的识别将允许识别或设计新的材料类别，以在THz区域的存储设备中使用这种开关。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast thermally induced magnetic switching in synthetic ferrimagnets
合成亚铁磁体是由两个或多个具有不同磁矩的反铁磁耦合磁性子晶格形成的复合磁性结构。在这里，我们报告的原子自旋模拟的激光诱导磁化动力学在这样的合成ferrimag-nets，并证明，超短激光脉冲的应用导致亚皮秒磁化动力学和全光开关以类似的方式在ferrimagnetic合金。此外，我们提出了成功的激光诱导开关的基本材料特性，证明了使用合成亚铁磁体作为高密度磁存储元件而不需要写入场的可行性。
2014-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic switching dynamics in a ferrimagnetic two sub-lattice model including ultrafast exchange scattering
我们研究了一个玩具模型的亚铁磁合金，其中包括本地化的自旋反铁磁耦合到一个巡回载波系统与斯通纳间隙的热致磁化动力学。我们确定了单粒子自旋密度矩阵，包括局域和巡回带之间的交换散射以及与声子的散射。虽然瞬态类铁磁状态总是可以通过足够强的激励来实现，但是该瞬态类铁磁状态仅导致模型参数的磁化切换，该模型参数也在平衡M（T）曲线中产生补偿点。
2015-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of ultrafast magnetization switching dynamics in exchange-coupled ferromagnet-ferrimagnet heterostructures
本文利用改进的微观三温度模型模拟交换耦合铁磁体–亚铁磁体异质结构的元素分辨全光磁化翻转，揭示材料成分、居里温度、RKKY耦合和光能对翻转阈值与时间的影响。
2023-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Lattice structure dependence of laser-induced ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
本研究结合唯象理论与原子自旋模拟，发现铁磁体GdFeCo中激光诱导超快磁化翻转依赖于晶格结构，且减少交换耦合邻居数可降低翻转临界激光能量。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelastic domain switching by ultrafast photoinduced strain
Radboud University（拉德堡德大学）
本研究利用超快泵浦-探测显微术证实单个高振幅红外脉冲可通过瞬态应变驱动铁弹畴切换，为红外光调控铁性序提供了晶格介导的通用路径。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching dynamics of the ferroelectric order in stacking-engineered ferroelectrics
最近发现的范德华双层膜的铁电性提供了一个非常规的路线，以提高器件的性能。畴壁的静态和动态特性决定了开关场和开关速度等关键参数。在这里，我们从第一性原理理论上探讨堆叠工程铁电体的纹理属性。采用机器学习势模型，我们提出了大规模的堆叠DW和氮化硼双层膜的莫尔结构的原子模拟的结果。我们预测，稳定的铁电态的开关势垒和面内晶格畸变之间的竞争导致DW宽度为10纳米的顺序。DWs运动降低了两个数量级的单畴的临界铁电切换场，而高畴壁速度允许在皮秒时间尺度上的畴切换。与常规铁电体（或铁磁体）相比的优异性能可以实现超快且省电的非易失性存储器。通过将双层扭曲成堆叠的莫尔结构，铁电体转变成超顺电体，因为DW在超低电场下移动。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Phonons Enable Ultrafast Magnetization Switching via Magnetoelastic Coupling
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA)（南京航空航天大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家科学研究委员会）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of York（约克大学）
研究利用太赫兹驱动的手性声子通过磁弹性耦合实现比线性声子更快的磁化翻转，揭示了手性在自旋-晶格动力学中的关键作用。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of photoinduced phonon chirality in the antiferrochiral BPO$_{4}$ crystal
Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究通过超快太赫兹光控制BPO₄晶体中手性声子的动态切换，实现超快光学操控声子手性的新方法。
2025-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of topological invariants by light-driven strain
本研究针对机械应变调控拓扑不变量易断裂、不适用于高速操作的问题，利用光驱动应变在Bi₂Se₃中实现拓扑不变量超快切换，可通过光强调控相变序列，为高速拓扑开关应用奠定基础。
2023-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Switching ferromagnetic spins by an ultrafast laser pulse: Emergence of giant optical spin-orbit torque
更快的磁纪录技术是海量数据存储和大数据科学不可或缺的。{全光自旋开关提供了一种可能的解决方案}，但目前它仅限于少数昂贵且复杂的稀土亚铁磁体。在更丰富的铁磁体中的自旋开关可能会大大扩展全光自旋开关的范围。在这里，通过研究40，000个铁磁自旋，我们表明，这是决定自旋开关过程中的铁磁体和亚铁磁体的光学自旋轨道力矩。只有当合金中每种成分的有效自旋角动量超过临界值时，才会发生自旋转换。由于强交换耦合，铁磁体中的自旋开关比弱耦合亚铁磁体快得多。这为全光自旋开关建立了一个范例。由此产生的磁场（65 T）是如此之大，它将显著降低自旋电子学中的高电流，从而代表了光自旋电子学的开始。
2016-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Polarization Switching via Laser-activated Ionic Migration in Ferroelectric CuInP$_2$S$_6$
本研究发现短激光脉冲可通过光掺杂效应改变势垒、触发集体离子迁移，在层状铁电材料CuInP$_2$S$_6$中实现数百飞秒的超快可逆极化翻转，为超快操控铁电态与探索新奇量子相提供了新途径。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast light switching of ferromagnetism in EuSe
我们表明，光的带隙共振的力量反铁磁的硒或EuSe进入铁磁排列在皮秒的时间尺度。一个光子产生一个电子-空穴对，其电子形成一个磁矩接近6,000玻尔磁子的超巨自旋极化子。通过增加光强度，整个样品可以被完全磁化。新的大的光致磁化机制的关键是巨大的增强的磁化率时，反铁磁和铁磁相互作用存在于材料中，几乎是相同的幅度，如EuSe的情况。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Magnetic Switching of GdFeCo with Electronic Heat Currents
我们报道了Au/GdFeCo双层膜对Au表面光辐射的磁响应。对于Au厚度大于50 nm的双层，绝大部分能量被Au电子吸收，在Au和GdFeCo层之间产生数千开尔文的初始温差。Au和GdFeCo层之间产生的电子热流持续数皮秒，能量通量超过2 TW m-2，并为GdFeCo电子提供足够的加热，以诱导确定性的磁矩反转。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Optimal Routes to Ultrafast Polarization Reversal in Ferroelectric LiNbO3
本研究通过冻结声子法建模LiNbO₃的太赫兹光致超快极化反转，发现7太赫兹软模直接激发比18太赫兹高频模式激发的永久极化反转效率更高，且非谐耦合对反转场强模拟结果影响显著。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast laser driven ferromagnetic-antiferromagnetic skyrmion switching in 2D topological magnet
本文利用第一性原理、rt-TDDFT和原子自旋模拟，揭示了激光诱导单层CrInSe3发生显著电荷转移与磁交换切换，实现了二维拓扑磁体中铁磁至反铁磁斯格明子的超快反转，为拓扑磁性的超快控制提供了新方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Sliding Ferroelectric Switching in Bilayer Hexagonal Boron Nitride Revealed by Deep Learning Molecular Dynamics
Department of Materials Engineering, the University of Tokyo（东京大学材料工程系）；Institute of Industrial Science, the University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
研究通过深度学习分子动力学揭示双层六方氮化硼中超快滑移铁电开关机制，采用数据驱动框架预测Born有效电荷，实现大规模非平衡分子动力学模拟，验证了单域刚性滑移的可行性。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Symmetry Breaking and Collective Higgs-Goldstone Dynamics in Solid-State Phononic Frequency Combs
Birla Institute of Technology and Science, Pilani - Dubai Campus（比拉理工学院，皮拉尼-迪拜校区）；Birla Institute of Technology and Science, Pilani - Pilani Campus（比拉理工学院，皮拉尼-皮拉尼校区）
本研究通过非线性Higgs-Goldstone相互作用在固态中可控生成声子频率梳，揭示了其形成条件及外部参数调控机制。
2026-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Néel vector switching
Max-Born-Institute for Non-Linear Optics（马克斯·玻恩非线性光学与超短脉冲光谱研究所）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）
研究提出在反铁磁体中实现超快切换，利用超快自旋电流产生有效磁场，推动磁序在六种非列态间切换，为超快磁操控提供新途径。
2026-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Domain Wall Acceleration by Ultrafast Field Application: An Ab Initio-Based Molecular Dynamics Study
优化铁电体的当代高频应用要求铁电开关和畴壁（DW）运动在超快场脉冲的基本理解，而后者的微观理解是迄今为止不完整的。为了弥补这方面的知识差距，从头算为基础的分子动力学模拟被用来分析动力学的180$^ \grad #DW的原型铁电材料钛酸钡3。讨论了超快场如何激发系统中的偶极子，以及它们如何通过瞬态负电容弛豫到稳态。令人兴奋的是，DW速度的一个巨大的提升与局部偶极子作为壁运动的成核中心的非平衡开关有关，这种提升可以允许通过施加场脉冲的形状来调整局部铁电开关速率。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
All-electric picosecond field-free spin-orbit torque switching in magnetic trilayers
National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究通过全电片上纳等离子体脉冲发生器实现6.4皮秒脉冲，在磁性三层结构中实现超快无场自旋轨道矩翻转，写入能量降低2-3个数量级，为高速低功耗SOT-MRAM提供新方案。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical Response of a High-Reflectivity GaAs/AlAs Bragg Mirror
研究了用于全光开关的高反射率GaAs/AlAs布拉格反射镜对光抽运的超快响应。克尔非线性和自由载流子非线性都是在100 fs、780 nm脉冲、0.64 kJ/m^2和0.8 kJ/m^2的能量密度下产生的。在皮秒时间尺度上，反射镜在931 nm处的绝对透射率从0.0024%增加到0.065%，增加了27倍。这些结果表明，高反射率的超快开关镜的量子光学和光通信应用的潜力。提出了一种在半导体镜材料带隙以下泵浦的结构设计。对这种结构的理论计算表明，开关比高达2200，对应于从0.017%切换到37.4%的传输。
2004-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced ideal Weyl semimetal in HgTe via nonlinear phononics
本文通过扩展从头算分子动力学，发现光驱动红外声子模式可在HgTe中产生长寿命亚稳态几何，使四个外尔点位于费米能级，形成理想外尔半金属，并建议用光电子能谱或非线性霍尔效应探测。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Role of Element-Specific Damping on the Ultrafast, Helicity-Independent All-Optical Switching Dynamics in Amorphous (Gd,Tb)Co Thin Films
飞秒激光脉冲在ps时间尺度内对磁化强度的超快控制为诸如用于逻辑和存储器的快速磁性器件等应用提供了一条有吸引力的途径。然而，超快螺旋度无关的全光开关（HI-AOS）的磁化到目前为止只观察到在Gd基，亚铁磁非晶（\textit{a} -）稀土过渡金属（\textit{a} -RE-TM）系统，和全面了解的反转机制仍然难以捉摸。在这里，我们报告的HI-AOS在亚铁磁\textit{a} -Gd $_{22-x}$ Tb $_x$ Co $_{78}$薄膜，从x = 0到x = 18，并阐明在HI-AOS中的作用，Gd在\textit{a} -RE-TM合金和多层膜。增加Tb含量导致垂直磁各向异性和磁化率增加，而不修改磁化强度密度，以及较慢的再磁化速率和较高的临界通量切换，但仍显示皮秒HI-AOS。基于双温模型的原子自旋动力学模拟定性地再现了这些结果，并预测了由Gd（与$L = 0$）的小自旋-轨道耦合引起的RE亚晶格上的较低阻尼有助于富Gd合金的更快动力学和更低的临界注量。退火\textit{a} -Gd $_{10}$ Tb $_{12}$ Co $_{78}$导致较慢的动力学，我们认为这是由于阻尼的增加。这些模拟强烈表明，计算单元特定阻尼对于理解HI-AOS现象至关重要。结果表明，工程材料的元素特定阻尼可以开辟新的材料类别，表现出低能量，超快HI-AOS。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Study of the photo-switching of a Fe(II) chiral complex through linear and nonlinear ultrafast spectroscopy
光开关分子系统的物理性质为驱动远离平衡的材料进入新的状态提供了很大的可能性。此外，超短光脉冲使得在非常短的时间尺度上诱导和记录光开关成为可能，为迷人的新功能开辟了道路。在分子材料中，Fe（II）配合物表现出超快的自旋状态转变，在此期间，配合物的自旋状态从低自旋状态（LS，S=0）切换到高自旋状态（HS，S=2）。后一个过程是显著的：它发生在~100 fs内，量子效率为~ 100%。此外，自旋态转换诱导了配合物的宽金属到配体吸收带的重要移动，并且它导致化合物的物理和化学性质的大的修改。但是，由于大多数Fe（II）配合物在中心对称空间群中结晶，这阻止了它们表现出压电、铁电以及二阶非线性光学性质，如二次谐波产生（SHG）。这大大限制了它们的潜在应用。我们最近合成了[Fe（phen）3] [ $Δ$ -As 2（tartrate）2]手性配合物，其晶体结构为非中心对称的32空间群。此后，在这些配合物的薄膜的飞秒激光脉冲的激发下，同时进行瞬态吸收（TRA）和时间分辨的SHG（TRSH）测量，我们已经记录了超快LS到HS开关。而一个单一的TRA测量只提供部分信息，我们表明，TRSH很容易揭示不同的机制在HS LS状态放松。此外，一个简单的模型使得有可能评估弛豫时间以及不同的激发态的超极化率，通过该系统的自旋态转变期间旅行
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Critical Dynamics of Ferroelectric Phase Transition in Pb$_{1-x}$Ge$_{x}$Te
利用光抽运探测技术研究了Pb $_{1-x}$ Ge $_{x}$ Te在铁电相变温度T $_{c}$以上和以下的电子激发和相干软声子的瞬态响应。当温度从低温侧接近T $_{c}$时，相干软模出现大的红移和严重的过阻尼衰减，当温度高于T $_{c}$时，相干软模消失。瞬态电子响应在T $_{c}$上呈现突变。用铁电相变解释了声子和电子动力学的临界行为。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Polarization Switching in BaTiO$_3$ Nanomaterial: Combined DFT and Coupled Oscillator Study
本文结合DFT与耦合振子模型研究BaTiO$_3$在太赫兹脉冲下的超快极化翻转，发现单个线偏振脉冲只能引起退极化而无法实现稳定翻转，并给出最低强度微扰脉冲的最佳参数估计。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The terahertz frontier for ultrafast coherent magnetic switching: Terahertz-induced demagnetization in ferromagnets
非热相干磁旋进与超快退磁之间的跃迁频率可以说是当今磁学科学和技术中最需要解决的问题。到目前为止，它被认为是在太赫兹（THz）范围内。在这里，使用一个超强的低频太赫兹子弹，和薄的磁性层，我们报告的实验证据表明，完全相干的非热太赫兹磁开关可能永远无法达到传统的铁磁薄膜。在高激发强度下，虽然自旋仍然与THz磁场相干地旋进，但沉积的THz能量引发超快退磁并最终导致材料损伤。这一系列现象是同时发生的。报告的实验设定了根本性的限制，并对电子和磁系统之间的耦合以及超快时间尺度上相关的结构动力学提出了质疑。
2015-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of Out-of-Equilibrium Ultrafast Relaxation Dynamics in Metals
金属的超快激光激发导致电子和离子自由度的相关的高度非平衡动力学，然而，广泛使用的双温度模型只能很好地捕获这些动力学。在这里，我们开发了一个平衡理论，捕捉电子和声子种群的完整动态演化，并提供了一个微观描述的能量传递光学到电子的晶格。所有必要的非平衡能量过程，如电子-声子和声子-声子相互作用都考虑在内。此外，由于所有所需的量是从第一性原理计算，该模型给出了一个精确的描述的松弛动力学，而不需要拟合参数。我们将该模型应用于FePt，并表明详细的弛豫是不平衡的皮秒。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Modeling ultrafast all-optical switching in synthetic ferrimagnets
基于数值模拟，我们证明了热致磁开关在合成亚铁磁体组成的多层稀土和过渡金属。我们的研究结果表明，确定性的磁化反转发生在一定的阈值温度以上，如果过渡金属原子与稀土原子的比例是足够大的。令人惊讶的是，多层系统的总厚度对开关的发生几乎没有影响。我们进一步提供了一个简单的参数来解释反转过程的温度依赖性。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover between intrinsic and temperature-assisted regimes in spin-orbit torque switching of antiferromagnetic order
The University of Tokyo（东京大学）；The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Osaka University（大阪大学）；RIKEN（理化学研究所）；Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）
研究通过调节磁层厚度观察到抗铁磁体切换行为的交叉，揭示了自旋轨道扭矩机制在超快切换中的潜力。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optical route to coupled ferroelectric and altermagnetic switching
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Renmin University of China（中国人民大学）
提出利用超快激光在电荷序诱导的交变磁铁电体LiV₂F₆中同时实现铁电极化和交变磁开关，通过对称性分析和TDDFT计算验证。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Indirect but Efficient: Laser-Excited Electrons Can Drive Ultrafast Polarization Switching in Ferroelectric Materials
为了提高下一代铁电电子器件的效率，需要新的控制铁电极化开关的技术。虽然大多数先前的研究试图通过激发声子来诱导偏振切换，但这些实验技术需要复杂且昂贵的太赫兹源，并且尚未完全成功。在这里，我们提出了一种新的机制，通过激光调谐的基础动态势能面快速，有效地切换FE偏振。使用含时密度泛函计算，我们观察到超快开关的FE极化BaTiO 3在200 fs内。激光脉冲可以引起电荷密度重新分布，从而降低原始FE电荷顺序。这种激励导致理想的和高度定向的离子力，总是相反的原始FE位移。我们的新机制使FE偏振与光脉冲，可以从现有的800 nm实验激光源产生的可逆切换。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Switching of Antiferromagnets via Spin-transfer Torque
皮秒开关的交错反铁磁秩序被证明是可实现的，通过自旋转移扭矩从一个短的电流脉冲。亚晶格磁化的耦合动力学映射到一个经典的钟摆受到重力和驱动脉冲，开关发生，如果钟摆获得足够的动能在脉冲克服最大的有效重力势。通过开关角和磁损耗对电流脉冲宽度和强度的依赖关系，探讨了最佳开关方案。这里讨论的物理提供了一个通用的路线走向多功能太赫兹应用程序通过反铁磁材料中的自旋转移力矩。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-induced magnetization switching in NiCo2O4 thin films using ultrafast lasers
本文利用MOKE显微镜观察了具有垂直磁各向异性的NCO外延薄膜在无外加磁场下的激光诱导磁化反转，发现在380 K及以上可实现累积全光反转，为超快无磁场磁化存储提供新途径。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-temperature atomistic spin-lattice dynamics in LAMMPS: a moment-consistent, fluctuation-dissipation-correct extension and its validation on ultrafast demagnetization and all-optical switching of GdFeCo
DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)（大邱庆北科学技术院）；Kunsan National University（群山国立大学）；Chungbuk National University（忠北国立大学）
该研究为LAMMPS开发了满足涨落耗散定理的三温度原子自旋-晶格动力学扩展，经多基准及GdFeCo全光开关验证，确立了其作为超快磁学定量模拟平台的价值。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Proposal for ultrafast switching of ferroelectrics using mid-infrared pulses
提出了一种利用中红外脉冲实现铁电极化超快开关的方法。这涉及用强中红外脉冲选择性地激发铁电材料的最高频率$A_1$声子模式。该模式的大振幅振荡向晶格提供单向力，使得其由于两个模式之间的$g Q_{\textrm{P}} Q_{\textrm{IR}}^2$类型的非线性耦合而沿着最低频率$A_1$声子模式坐标位移。第一性原理计算表明，这种耦合在过渡金属氧化物铁电体中很大，并且耦合的符号是晶格在开关方向上位移。此外，我们还发现最低频率的$A_1$模具有很大的$Q_{\textrm{P}}^3$阶非谐性，当抽运振幅不断增大时，这种非谐性会导致电极化的强度发生不连续的开关。
2016-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast antiferromagnetic switching in NiO induced by spin transfer torques
NiO是一种典型的反铁磁体，其特征共振频率在太赫兹范围内。从原子自旋动力学模拟，考虑到NiO的晶体结构，特别是磁各向异性尊重其对称性，我们描述了反铁磁开关在太赫兹频率的自旋转移力矩机制。亚皮秒的S-状态之间的六个允许的稳定的自旋方向切换被发现合理实现的自旋电流，像激光诱导的超快退磁产生的。描述了一种用于六状态存储器的皮秒写入的简单过程，从而打开了将电子设备的当前逻辑加速几个数量级的可能性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Ultrafast spontaneous spin switching in an antiferromagnet
本文在反铁磁正铁氧体 Sm0.7Er0.3FeO3 中通过双飞秒探针偏振涨落相关分析，首次观测到由热涨落驱动的皮秒级自发自旋翻转，并发现一种新的磁振子模式。
2023-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast altermagnetophononics
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
研究交变磁体超快动态操纵，通过相干声子诱导选择性对称性破缺实现磁控，以α-MnTe为例展示B₁g模式激发驱动超快转变，还证明机制广泛适用，阐明相干声子控制交变磁体自旋分裂获非平衡特性的潜力。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast polarization switching in BaTiO$_3$ by photoactivation of its ferroelectric and central modes
本研究利用机器学习力场的分子动力学模拟飞秒激光脉冲对BaTiO3的光激发，发现通过选择性激发铁电与中心模式声子，可在数百飞秒内反转极化方向或结合弱场切换至对称等效方向。
2023-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transient Pauli blocking in a InN film as a mechanism for broadband ultrafast optical switching
Global Center for Science and Engineering (GCSE), Faculty of Science and Engineering, Waseda University（早稻田大学理工学部）；Graduate School of Advanced Science and Engineering, Waseda University（早稻田大学先进理工学研究科）；Graduate School of Science and Engineering, Aoyama Gakuin University（青山学院大学理工学府）；Institute for Molecular Science（分子科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；National Metrology Institute of Japan (NMIJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所国家计量标准研究所）
InN薄膜中利用瞬时泡利阻塞效应实现宽带超快光学开关，通过电子温度升高诱导泡利阻塞，无需显著载流子注入。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Magnetic switching of phonon angular momentum in a ferrimagnetic insulator
本研究利用亚铁磁绝缘体的本征亚铁磁性，实现了声子角动量的非易失性磁开关，发现大能量劈裂的手性声子与增强的有效声子磁矩，提出声子畴与拓扑声子边缘模的存在，为手性声子调控与器件构建提供了新途径。
2025-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of sliding ferroelectricity and dynamical magnetic field in van der Waals bilayer induced by light
本研究针对电场调控范德华双层滑动铁电性存在的问题，提出激光脉冲调控方案，通过模拟证实其可实现铁电切换并产生多方向动态磁场，拓展了相关材料的器件应用潜力。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved ultrafast precessional magnetization reversal
提出了微结构中准弹道旋进磁开关的空间分辨测量方法。交叉电流线允许由重合的纵向和横向磁场脉冲引起的进动开关的详细研究。虽然响应最初在空间上是均匀的，但会发生失相，导致不均匀性和瞬态退磁。尽管有一种新的方法来抑制端域的剩磁，这种不均匀性。结果对磁性装置中弹道岁差切换的可靠性具有影响。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching time and third order nonlinear coefficients of microwave treated single walled carbon nanotube suspensions
利用飞秒简并泵浦-探测和非线性传输实验研究了微波处理水溶性和酰胺功能化单壁碳纳米管。使用中心波长为790 nm的75飞秒脉冲的时间分辨差分传输显示了水溶性（酰胺官能化）纳米管的双指数超快光漂白，时间常数为160 fs（130 fs）和920 fs（300 fs）。开孔和闭孔z扫描显示水溶性（酰胺官能化）纳米管的饱和吸收和正（负）非线性折射。通过对两种类型纳米管的饱和极限数据进行理论拟合，得到了双光子吸收系数，beata ~250 cm/GW（650 cm/GW）和非线性折射率γ ~ 15 cm ^2/pW（-30 cm^2/pW）。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Picosecond Spin-Orbit Torque Induced Coherent Magnetization Switching in a Ferromagnet
本研究通过避免磁畴成核过程并相干驱动磁化，实验实现了无孵化延迟的皮秒级超快自旋轨道力矩诱导铁磁体翻转，完全翻转仅需约250 ps，为大幅提升SOT-MRAM器件写入速度提供了潜在途径。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic crystals for ultrafast nanophotonics: Optical switching of surface plasmon polaritons
我们证明，表面等离子体激元的色散在周期性穿孔的金膜可以有效地操纵飞秒激光脉冲的波长远离本征共振的金。使用时间和频率分辨的泵浦探测技术，我们观察到移动的等离子体极化激元共振的响应时间从200到800 fs取决于探测光子的能量，通过它，我们获得了全面的洞察电子动力学在金。我们发现，在0.5 mJ/cm ^2的中等泵浦能量密度下，光学光谱中的伍德异常在差分透射和反射中提供了显著的共振，其幅度高达3%。
2011-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
