强激光脉冲可用于在极短的时间内操纵甚至改变材料的磁化方向。通常，这种效应是由热引起的，因为吸收的激光能量会非常迅速地加热材料，导致磁序的超快扰动。马克斯·波恩研究所 (MBI) 的科学家与一个国际研究小组合作，现已展示了一种有效的非热方法来产生大的磁化变化。通过将亚铁磁性铁钆合金暴露于圆偏振极紫外 (XUV) 辐射脉冲中，他们可以显示出特别强的磁响应，这取决于入射 XUV 光爆发的手性(左圆偏振或右圆偏振)。其潜在机制基于逆法拉第效应，它不依赖于光的吸收，而是提供其偏振和材料中磁矩之间的有效相互作用。这项研究现已发表在《通讯物理学》上。
当强激光脉冲击中磁化介质时，其对磁化的影响通常可以归因于材料吸收时引入的能量。从微观上讲，这相当于电子的光激发，电子迅速进入非平衡状态并开始相互散射和与其他准粒子散射，从而改变电子自旋和轨道矩，从而改变长程磁化。虽然此类机制会产生各种令人着迷的现象，包括超快退磁和激光诱导磁化翻转，但它们的代价是材料上有大量热负荷，限制了需要快速重复率的技术适用性，例如未来数据存储技术中的读/写操作。
现在，由 MBI 科学家领导的国际研究小组研究了一种完全不同的、非热的利用光来操纵磁性的途径。他们的方法基于一种光磁现象，这种现象不依赖于光吸收引起的电子加热，而是依赖于光的偏振和电子自旋之间的直接相干相互作用。其潜在机制是逆法拉第效应 (IFE)，该效应导致在圆偏振辐射光学激发的介质中产生磁矩，磁化方向取决于圆偏振的左手性或右手性，即其螺旋性。然而，由于大多数铁磁和反铁磁材料的金属性和高吸收性通常会抑制上述非热效应，因此必须开发一种特殊技术来产生相当大的光磁响应：利用自由电子激光器 FERMI 产生的圆偏振飞秒极紫外 (XUV) 辐射脉冲，科学家们可以证明在金属亚铁磁性铁钆 (FeGd) 合金中产生了特别强的 IFE 诱导磁化。这是可能的，因为 XUV 辐射的光子能量很高，可以共振激发紧密结合的核心能级电子，由于其固有特性(特别是强自旋轨道耦合)，有助于产生大的光磁效应。
通过这种方法，科学家们可以证明，对于 Fe M 3,2核心能级共振周围的不同 XUV 光子能量，IFE 诱导的磁化可以达到合金基态磁化的 20-30%，这可以通过对圆极化 XUV 脉冲的相反螺旋性诱导的超快退磁之间的差异来测量(图 1)。在从头算理论和自旋动力学模拟的支持下，还可以证明观察到的效应与预期的 IFE 响应一致(图 2)，并且无法用纯热螺旋性相关机制(例如完善的 x 射线磁圆二色性 (XMCD))来解释。这些发现为在超快时间尺度上非热产生大磁化提供了一种有效的方法，预计对超快磁性和自旋电子学领域以及相干磁化控制和非线性 x 射线物质相互作用科学具有重要意义。