在当前的信息技术中，功能性磁性器件通常由磁性和非磁性材料的薄层堆叠而成，每层厚度只有1纳米左右。堆叠，原子种类的选择，以及层之间产生的界面是特定功能的关键，例如在所有磁性硬盘驱动器中的巨磁阻读磁头中实现的。在过去的几年里，研究表明，超短激光脉冲可以降低到飞秒范围(1飞秒= 10飞秒)^-15年S)可以有效和非常快速地操纵材料中的磁化，允许磁化状态的短暂变化甚至永久逆转。虽然这些效应主要是在简单的模型系统中研究的，但未来的应用将需要了解具有纳米尺度非均质性的更复杂结构中的磁化动力学。

来自柏林Max Born研究所的研究人员与来自Leibniz-Institut f r kristallzchtung, Leibniz-Institut f r Analytische Wissenschaften和Helmholtz-Zentrum Berlin的同事们现在已经展示了一种新技术，可以在飞秒和皮秒时间尺度上解决复杂磁异质结构中激光诱导自旋动力学的时空演变。利用高谐波产生(HHG)的宽带实验室级源产生的约8纳米波长的超短软x射线脉冲，他们能够跟踪被飞秒红外(IR)激光脉冲击中后10纳米薄铁磁铁钆(FeGd)层内的磁化深度分布。磁化的基本灵敏度源于横向磁光克尔效应(T-MOKE)，该效应导致磁化依赖的反射率与元素特异性相结合。为了获得结构内部的深度信息，研究小组开发了以下方法:当辐射的波长接近原子共振时，它对材料的穿透深度会发生强烈变化。因此，宽带软x射线脉冲的某些光谱成分能“看”到物质内部多远取决于它们的确切波长。因此，这种深度信息可以通过反射后观测到的光谱变化来检索。通过将实测的T-MOKE谱与磁散射模拟得到的计算谱拟合，确定了各时间点的磁化谱。

在实验中，将27飞秒短红外激光脉冲入射到覆盖实际磁性FeGd层的钽层上，触发磁化强度的变化。在最初的几百飞秒内，观察到FeGd层的均匀退磁。然而，令他们惊讶的是，科学家们发现，在大约1皮秒的时间内，由于激光脉冲导致的磁化降低在FeGd层的一侧是最强的不面对入射的激光脉冲。在瞬间，一个不均匀的磁化剖面形成，反映了界面上对下面薄铂层的增强退磁。根据不断变化的磁化梯度的时间尺度，可以确定相关的微观过程:与最初的预期相反，可以排除由于跨界面的超快自旋输运现象造成的重大影响，因为这将导致磁化梯度已经在前数百飞秒内。相反，观察到的效应是由于埋藏的铂层向磁性层注入热量而产生的。铂金对红外激光脉冲的吸收比异质结构中的其他层强得多，因此可以作为局部内部热源。

研究人员展示的方法允许在迄今为止难以接近的样品深度内，以飞秒时间和纳米空间分辨率跟踪磁化剖面的演变。因此，它为测试超快磁性的基本理论预测以及研究与器件相关几何中的激光诱导自旋和热输运现象铺平了道路。