Ce se schimbă când lumina și magnetismul nu mai sunt canale separate în materiale de câțiva atomi grosime
Schimbarea vine la scară atomică. Lumina, sarcina electrică și magnetismul interacționează direct. O echipă de fizicieni tocmai a demonstrat asta. Se întâmplă în materiale magnetice groase de doar câțiva atomi. Rezultatul? Noi posibilități pentru memoria magneto-fotonică sau laserele magneto-optice.
Asta elimină un ocol vechi. Ani de zile, oamenii de știință au testat strategii indirecte. Adăugau atomi magnetici în semiconductori. Sau stivuiau materiale. Acum, au găsit o scurtătură. Excitațiile generate de lumină și momentele magnetice apar din aceiași orbitali electronici.
Miza reală e controlul precis la scară nanometrică. Aceeași structură electronică leagă lumina de magnetism. Astfel apar componente noi. Ele comunică eficient între domeniul optic și cel magnetic. Asta ajută inclusiv la conversia semnalelor cu microunde în semnale optice pentru comunicarea cuantică.
Vinod M. Menon a condus cercetarea. El este profesor de fizică la City College of New York. Echipa sa lucrează la Laboratorul pentru Nano și Micro Fotonică. Lucrarea a fost publicată în revista Nature Materials. Titlul studiului este „Excitons in van der Waals magnetic materials”.
Fizicienii observă excitonii și momentele magnetice din aceiași orbitali
Materialele analizate includ triiodura de crom, trisulfura de nichel-fosfor și bromura de crom-sulf. Aici, excitonii reprezintă excitațiile produse de lumină.
Conform Sciencedaily, interacțiunea directă din material schimbă regulile jocului.
Pratap Chandra Adak este cercetător postdoctoral și autor principal. El a explicat mecanismul observat:
„În aceste materiale, lumina și magnetismul nu mai operează ca niște canale separate. Un exciton nu este doar o excitație pasivă stimulată de lumină care stă deasupra magnetismului. Acesta poate simți ordinea spinului și magnonii și, în condițiile potrivite, chiar poate ajuta la controlarea stării magnetice înseși.”
Implicații pentru rețelele cuantice și memoria magneto-fotonică
Tehnologia va revoluționa modul în care funcționează viitoarele rețele cuantice. La fel și memoria magneto-fotonică sau laserele magneto-optice.
Multifunctional Inkjet color HP Envy Photo 7931, imprimare, copiere, scanare, A4, wireless, ADF, 15 ppm alb-negru / 10 ppm color, Eligibil instant inkCumpără-14%
Handsfree Bluetooth JBL Tune 730BT, MultiPoint, A2DP, Negru JBLT730BTBLKCumpără-40%
Aspirator vertical MOVA S1 V2595E, 350 W, Putere aspirare 130 AW, Recipient 0.5 l, 81 dB, Autonomie 60 minute (Gri)CumpărăCercetările viitoare vor investiga excitonii magnetici moiré. Se va studia controlul optic al texturilor de spin. O altă direcție vizează dispozitivele magneto-fotonice.
Proiectul a primit finanțare de la DARPA și Fundația Gordon și Betty Moore. Din echipă fac parte cercetători internaționali. Lista îi include pe Florian Dirnberger de la Universitatea Tehnică din München și Swagata Acharya de la Laboratorul Național al Munților Stâncoși. Au mai participat Akashdeep Kamra, Universitatea Tehnică din Rheinland-Pfalz Kaiserslautern-Landau, și Xiaodong Xu de la Universitatea din Washington.
Profesorul Vinod M. Menon a rezumat schimbarea de direcție:
„În ultimii ani, acest domeniu a trecut de la detectarea magnetismului în cristale subțiri la nivel atomic la explorarea activă a modului în care ordinea magnetică poate controla interacțiunile lumină-materie. Scopul acestui articol este de a aduce aceste dezvoltări într-un cadru coerent și de a identifica încotro se poate îndrepta domeniul.”
