Вчені виявили зв’язок між світлом і магнетизмом

Останні дослідження, проведені в Єврейському університеті, виявили раніше невідомий зв’язок між світлом і магнетизмом. Це відкриття прокладає шлях до розробки технологій надшвидкої пам’яті, керованої світлом, а також новаторських датчиків, здатних виявляти магнітні компоненти світла. Очікується, що цей прогрес змінить практику зберігання даних і виготовлення пристроїв у багатьох секторах.

Професор Амір Капуа, керівник лабораторії спінтроніки в Інституті прикладної фізики та електротехніки Єврейського університету в Єрусалимі, оголосив про ключовий прорив у царині взаємодії світла і магнетизму. Несподіване відкриття команди розкриває механізм, за допомогою якого оптичний лазерний промінь контролює магнітний стан твердих тіл, що обіцяє реальне застосування в різних галузях промисловості.

Зміна парадигми в розумінні

«Цей прорив знаменує зміну парадигми в нашому розумінні взаємодії між світлом і магнітними матеріалами», — заявив професор Капуа. «Це прокладає шлях для технології високошвидкісної пам’яті з керуванням світлом, зокрема магніторезистивної пам’яті з довільним доступом (MRAM), і інноваційної розробки оптичних датчиків. Насправді це відкриття свідчить про великий стрибок у нашому розумінні динаміки світлового магнетизму».

Дослідження кидає виклик традиційному мисленню, розгадуючи забутий магнітний аспект світла, якому зазвичай приділяють менше уваги через повільнішу реакцію магнітів порівняно зі швидкою поведінкою світлового випромінювання. Під час свого дослідження команда знайшла нове розуміння: магнітна складова швидко осцилюючої світлової хвилі має здатність контролювати магніти, переосмислюючи основні фізичні зв’язки. Цікаво, що було виявлено елементарне математичне співвідношення, яке описує силу взаємодії та пов’язує амплітуду магнітного поля світла, його частоту та поглинання енергії магнітним матеріалом.

Квантові технології та магнітні матеріали

Відкриття тісно пов’язане зі сферою квантових технологій і поєднує в собі принципи двох наукових спільнот, які досі мало збігалися: «Ми прийшли до цього розуміння, використовуючи принципи, які добре закріплені в спільнотах квантових обчислень і квантової оптики, але меншою мірою. у спільнотах спінтроніки та магнетизму». Взаємодія між магнітним матеріалом і випромінюванням добре встановлена, коли вони знаходяться в ідеальній рівновазі. Однак ситуація, коли і випромінювання, і магнітний матеріал не знаходяться в рівновазі, досі описана дуже частково.

Цей нерівноважний режим лежить в основі квантової оптики та квантових обчислювальних технологій. З нашого дослідження цього нерівноважного режиму в магнітних матеріалах, запозичуючи принципи з квантової фізики, ми підкріпили фундаментальне розуміння того, що магніти можуть реагувати навіть на короткі часові масштаби світла. Більше того, взаємодія виявляється дуже суттєвою та ефективною. «Наші висновки можуть пояснити низку експериментальних результатів, про які повідомлялося протягом останніх 2-3 десятиліть», — пояснює Капуа.

«Це відкриття має далекосяжні наслідки, особливо в області запису даних за допомогою світла та наномагнітів», — зауважив професор Капуа. «Це натякає на потенційну реалізацію надшвидкої та енергоефективної оптично керованої MRAM, а також на сейсмічні зміни в зберіганні та обробці інформації в різних секторах».

Крім того, у тандемі з цим відкриттям команда представила спеціальний датчик, здатний виявляти магнітну частину світла. На відміну від традиційних датчиків, ця передова конструкція забезпечує універсальність і інтеграцію в різні програми, потенційно революціонізуючи конструкції датчиків і схем, які використовують світло різними способами.

Дослідження проводив пан Бенджамін Ассулін, доктор філософії. кандидат у лабораторію Spintronics, який відіграв важливу роль у цьому новаторському відкритті. Визнаючи потенційний вплив свого прориву, команда подала заявку на кілька відповідних патентів.