Ултракратка ласерска пулсна манипулација чврстих магнетних стања редефинише разумевање оптомагнетне динамике

Недавно, недавна студија је показала до сада неоткривену везу између светлости и магнетизма, откриће које ће обезбедити ефикасан пут за будуће рађање ултра брзе технологије за складиштење контролисане светлошћу и креативне технологије опто-магнетних сензора, потенцијално револуционирајући начин на који се уређаји производе и како се подаци чувају у више сектора.

Студија долази од истраживачког тима Амира Капуе, професора и директора Лабораторије за спинтронику на Институту за примењену физику и електротехнику на Хебрејском универзитету у Јерусалиму. Студија открива процес којим ласерски сноп манипулише магнетним стањем чврсте материје, сигнализирајући промену парадигме у људском разумевању интеракције између светлости и магнетних материјала.
(Промена парадигме: је дубока промена која укључује фундаменталну промену у обрасцима размишљања, вредностима и начинима сазнања. Попут промене теоријских оквира или теоријских система у науци, промена парадигме подразумева преиспитивање начина на који се ствари разумеју и обнављање начина на који су описани. Захтева од нас да суштински преиспитамо постојеће концепте, теорије и праксе, што заузврат унапређује ово поље у целини.)
Свет где светлост и магнетизам плешу заједно
Као што сви знамо, светлост и магнетизам изгледају као две веома различите физичке појаве, али су у ствари блиско повезане. Светлост, невидљиви извор енергије, може тренутно да путује хиљадама миља; а магнетизам, мистериозно поље силе, може водити објекте да се крећу у правцу. Интеракција између њих је као прећутна сарадња између плесача, тихих, али пуни снаге.
Светлост, са својом дуалношћу талас-честица, може да се креће брзином светлости и преноси енергију. Магнетизам је, с друге стране, поље силе које се ствара када се електрони ротирају око језгра атома. Али када се светлост сусреће са магнетизмом, дешава се нешто дивно. Светлост је у стању да покрене магнетну реакцију, а магнетизам може утицати на ширење светлости. Као да постоји невидљива веза између њих, утичу и међусобно делују.
Ова интеракција је још значајнија у микроскопском свету. Када фотон наиђе на магнет, постоји чудна резонанца између њих. Ова резонанца није једноставна размена енергије, већ дубљи ниво међусобног продирања и интеграције. Заједно граде сложено и организовано електромагнетно поље које омогућава да све у универзуму буде повезано.
Ова веза, која постоји не само у микрокосмосу, протеже се и на макрокосмос. У нашим животима, светлост и магнетизам се користе свуда. Од компаса до мобилних телефона, од телевизора до компјутера, интеракција између светлости и магнетизма је неопходна иза. Они омогућавају да се информације преносе и да свет функционише.
Способност брзо осцилирајућих светлосних таласа да манипулишу магнетима
Редефинисање основних физичких интеракција
Неочекивано, ово ново истраживање редефинише разумевање интеракције светлост-магнет и представља велики корак напред у људском разумевању фотомагнетне динамике.
Откриће тима открива нову теорију: способност магнетне компоненте брзо осцилирајућих светлосних таласа да манипулише магнетима редефинише фундаменталне физичке интеракције које су дуго биле занемарене јер магнети реагују спорије од светлосног зрачења. Раније, када су магнетни материјали и оптичко зрачење били у савршеној равнотежи, постојање интеракције између њих је потврђено. Али до сада је однос између светлосног зрачења и неравнотежних магнетних материјала само врло кратко описан.
Подразумева се да истраживачки тим тврди да постоји једноставан математички однос између амплитуде, фреквенције и апсорпције енергије магнетних материјала који описује јачину интеракције. Ова реализација се постиже коришћењем принципа који су добро успостављени у заједницама квантног рачунарства и квантне оптике, али не и у заједницама спинтронике и магнетизма.
Основни принцип квантног рачунарства и квантне оптике је нови начин коришћења својстава и закона у квантној механици за обраду и пренос информација. Овај нови начин нам може помоћи да постигнемо ефикаснију и моћнију обраду информација и рачунарске могућности, као и да нам помогне да боље разумемо и искористимо понашање светлости.
У квантном рачунарству користимо квантни бит као основну јединицу прорачуна, који има посебну способност да буде у два стања, 0 и 1, истовремено, што се назива стање суперпозиције. Користећи ово својство стања суперпозиције, можемо извршити ефикаснију и моћнију обраду информација и рачунање.
А у квантној оптици проучавамо понашање и својства светлости на квантном нивоу. Појаве као што су честична природа светлости, интерференција и дифракција светлости могу се описати језиком квантне механике. Кроз ове студије можемо боље разумети понашање светлости и користити ово разумевање за развој нових технологија и апликација.
Истраживачки тим је стога користио концепте из квантне физике за проучавање неравнотежних стања у магнетним материјалима, док је демонстрирао основну идеју да магнети могу да реагују на светлост на кратким временским скалама. За довољно јаке ултракратке ласерске импулсе, магнетизација може да реагује унутар оптичког периода, тако да је потребно узети у обзир само ЛЛГ једначину (ЛЛГ једначина је основна једначина која описује динамичко понашање магнета, и широко се користи у магнетизму, електромагнетизму, и друга поља.) у оптичком магнетном пољу може се постићи оптичка контрола магнетизације.
Овај закључак је од великог револуционарног значаја и отвара пут за развој оптички контролисаних технологија за складиштење велике брзине, посебно магнеторезистивне меморије са случајним приступом (МРАМ) и иновативних оптичких сензора.