Oamenii de știință prind lumina în interiorul unui magnet – deschizând calea pentru inovații tehnice

Oamenii de știință au descoperit că captarea luminii în anumite materiale magnetice le poate îmbunătăți considerabil proprietățile intrinseci. Studiul lor a examinat magneți specifici stratificati capabili să găzduiască excitoni puternici, permițându-le să prindă în mod independent lumina. Interacțiunile optice ale acestui material cu evenimentele magnetice sunt semnificativ mai puternice decât cele ale magneților obișnuiți.

Cercetătorii au descoperit că limitarea luminii în anumite materiale magnetice le poate amplifica foarte mult proprietățile, oferind potențiale inovații, cum ar fi laserele magnetice și o nouă perspectivă asupra memoriei magnetice controlate optic.

Un studiu revoluționar al lui Vinod M Menon și al echipei sale de la City College din New York dezvăluie că captarea luminii în materialele magnetice le poate îmbunătăți considerabil proprietățile intrinseci. Aceste interacțiuni fotonice crescute în magneți deschid calea pentru inovații în laserele magnetice, dispozitivele de memorie magneto-optică și chiar în aplicațiile emergente de teleportare cuantică.

După cum este detaliat în noul lor articol publicat pe 16 august în jurnal naturăMenon și echipa sa au investigat proprietățile magneților stratificati care găzduiesc excitoni foarte corelați – cvasiparticule cu interacțiuni fotonice deosebit de puternice. Din această cauză, materia este capabilă să capteze lumina – de una singură. După cum arată experimentele lor, răspunsurile optice ale acestui material la fenomenele magnetice sunt mai puternice decât cele ale magneților tipici.

Lumina prinsă în interiorul unui cristal magnetic poate spori puternic interacțiunile magneto-optice ale acestuia. Credit: Rezlind Bushati

„Deoarece lumina sare înainte și înapoi în interiorul magnetului, interacțiunile sunt cu adevărat îmbunătățite”, a spus dr. Florian Dernberger, autorul principal al studiului. „Pentru a da un exemplu, atunci când aplicăm un câmp magnetic extern, reflectanța luminii în infraroșu apropiat se schimbă foarte mult, iar materialul își schimbă practic culoarea. Acesta este un răspuns magneto-optic foarte puternic.”

„În mod normal, lumina nu răspunde puternic la magnetism”, a spus Menon. „De aceea, aplicațiile tehnologice bazate pe efecte magneto-optice necesită adesea implementarea unor scheme de detectare optică sensibilă”.

Despre modul în care progresele pot beneficia oamenii obișnuiți, coautorul studiului Jimin Kwan a remarcat: „Aplicațiile tehnologice ale materialelor magnetice de astăzi sunt în mare parte asociate cu fenomene electromagnetice. Având în vedere aceste interacțiuni puternice dintre magnetism și lumină, acum putem spera că într-o zi vom crea lasere.” magnetice și putem revizui vechile noțiuni de memorie magnetică controlată optic.”

Referință: „Magnetic Optics in Van der Waals Magnets Tuned by Self-Hybridized Polarities” de Florian Dernberger, Jimin Cowan, Rislind Bouchaty, Jeffrey M. Dederich, Matthias Florian, Julien Klein, Ksenia Musina, Zdenek Sofer, Xiaodong Xu și Akashdeep. Kamra, Francisco J. García-Vidal, Andrea Alù și Vinod M. Menon, 16 august 2023, disponibil aici. natură.
DOI: 10.1038/s41586-023-06275-2

La munca experimentală a contribuit și Rislind Bushati, un student absolvent în grupul lui Menon.

Studiul, realizat în strânsă colaborare cu Andrea Alù și grupul său de la Centrul CUNY pentru Cercetare în Știință Avansată, este rezultatul unei colaborări internaționale majore. Experimentele efectuate la CCNY și ASRC au fost completate cu măsurători efectuate Universitatea Washington În colecția profesorului Xiaodong Xu de Dr. Jeffrey Diederich. Suportul teoretic a fost oferit de dr. Akashdeep Kamra și profesorul Francisco J. Garcia Vidal de la Universitatea Autonomă din Madrid și Dr. Matias Florian de la Universitatea din Michigan. Materialele au fost dezvoltate de profesorii Zdenek Sofer și Kseniia Mosina de la UCT Praga, iar proiectul a fost susținut de dr. Julian Klein la Institutul de tehnologie din Massachusetts. Lucrarea la CCNY a fost susținută de Oficiul de Cercetare Științifică a Forțelor Aeriene din SUA, Fundația Națională pentru Știință (NSF) – Divizia de Cercetare a Materialelor și Centrul NSF CREST IDEALS, DarpaFundația Germană de Cercetare.