需要在短时间尺度上对复杂材料及其自旋状态进行更复杂的操作，以创建下一代自旋电子器件。但是，要充分利用这些能力实现更节能的纳米技术，就必须全面了解支撑纳米尺度自旋操纵的基本物理学。
JILA团队和来自瑞典，希腊和德国机构的同事研究了一种称为Heusler化合物的独特物质中的自旋动力学 - 一种金属组合，表现出与单一磁性材料相似的特性。在他们的研究中，科学家们使用钴、锰和镓的组合，作为向下自旋的电子的绝缘体和向上排列的电子的导体。
科学家们使用极紫外高谐波产生光作为探针，在用飞秒激光激发化合物后跟踪化合物内部自旋的重新取向。调整EUV HHG探针光的颜色是准确解释自旋重新定向的关键。
共同第一作者和JILA研究生Sinéad Ryan说：“过去，人们没有对HHG进行过这种颜色调整。通常，科学家只测量几种不同颜色的信号，每个磁性元件最多一到两种。
JILA团队通过调整其EUV激光探针对化合物中每个元素的磁共振，精确地跟踪了飞秒的自旋变化，这在历史上尚属首次。
Ryan说：“最重要的是，我们还改变了激光激发通量，所以我们改变了我们用来操纵自旋的功率。通过改变功率，我们可以影响化合物内的自旋变化。
科学家们使用他们的新方法将自旋变化的理论模型与他们的实验数据进行比较。他们发现数据和理论之间有很强的联系。
Ryan说：“我们觉得我们已经设定了一个新的标准，理论和实验之间的一致性。
极紫外高谐波探针是一种创造性的工具，科学家们用它来深入研究Heusler化合物的自旋动力学。为了制造探测器，科学家们将一束800纳米的激光束送入一个充满氖气的管子中。激光的电场导致电子被吸引，然后从原子中被推回。
当电子向后弹回时，它们的反应就像拉伸的橡皮筋一样，喷射出紫色的闪光，其频率高于喷射它们的激光。为了测量研究小组可能进一步修改的材料中特定元素的自旋动力学和磁性行为，Ryan调整了这些爆发，以与样品中钴和锰的能量产生共振。
通过调整激发激光的功率和EUV探针的颜色，科学家可以确定其化合物在不同时期的主要自旋效应。他们将他们的发现与时态密度泛函理论进行了对比，这是一种复杂的计算机模型。该模型预测了材料中电子云在暴露于不同刺激时的时刻演变。
TD-DFT框架揭示了模型与实验结果之间的一致性，因为Heusler化合物具有相互冲突的自旋效应，例如自旋转移和向上或向下翻转。在样品的单个元素中，自旋从一个方向翻转到另一个方向——从上到下，反之亦然。另一方面，随着时间的流逝，各种元素的自旋在它们之间转移，使每种物质或多或少具有磁性。
科学家们指出，“我们在理论中发现的是，自旋翻转在早期的时间尺度上非常占主导地位，然后自旋转移变得更加占主导地位。然后，随着时间的流逝，更多的退磁效应接管，样品退磁。
科学家们可以更好地操纵自旋，通过了解哪些效应在特定的能级和时间占主导地位，使材料具有更强大的磁性和电学特性。
