Le proprietà elettroniche dei materiali possono essere influenzate direttamente tramite l'assorbimento della luce in meno di un femtosecondo (10 ^-15 secondi), che è considerato il limite della velocità massima raggiungibile dei circuiti elettronici. In contrasto, il momento magnetico della materia ha potuto essere influenzato finora solo da un processo legato alla luce e al magnetismo e per vie traverse per mezzo di campi magnetici, ecco perché la commutazione magnetica richiede molto più tempo e almeno diverse centinaia di femtosecondi.

Un consorzio di ricercatori degli Istituti Max Planck per l'ottica quantistica e per la fisica delle microstrutture, dell'Istituto Max Born, presso l'Università di Greifswald e l'Università di tecnologia di Graz sono stati solo ora in grado di manipolare le proprietà magnetiche di un materiale ferromagnetico su una scala temporale delle oscillazioni del campo elettrico della luce visibile, e quindi in sincronia con le proprietà elettriche, mediante impulsi laser . Questa influenza è stata accelerata di un fattore 200 ed è stata misurata e rappresentata utilizzando la spettroscopia ad attosecondi risolta nel tempo. I ricercatori hanno descritto il loro esperimento sulla rivista Natura .

Composizione del materiale come criterio cruciale

Nella spettroscopia ad attosecondi, i materiali magnetici sono bombardati da impulsi laser ultracorti e influenzati elettronicamente. "I lampi di luce innescano un processo intrinseco e solitamente ritardante nel materiale. L'eccitazione elettronica si traduce in un cambiamento nelle proprietà magnetiche, " spiega Martin Schultze, che fino a poco tempo fa ha lavorato al Max Planck Institute for Quantum Optics a Monaco di Baviera, ma che ora è professore all'Istituto di Fisica Sperimentale della TU Graz. A causa della combinazione di un ferromagnete con un metallo non magnetico, la reazione magnetica nell'esperimento descritto, però, avviene velocemente quanto quello elettronico. "Per mezzo della costellazione speciale, siamo stati otticamente in grado di realizzare una ridistribuzione spaziale del portatore di carica, che ha provocato un cambiamento direttamente collegato nelle proprietà magnetiche, " afferma Markus Münzenberg. Insieme al suo team a Greifswald, ha sviluppato e prodotto i sistemi di materiali speciali.

Schultze è entusiasta della portata del successo della ricerca:"Mai prima d'ora era stato osservato un fenomeno magnetico così veloce. Attraverso questo, il magnetismo ultraveloce assumerà un significato completamente nuovo." Sangeeta Sharma, ricercatore presso il Max Born Institute di Berlino che ha previsto il processo sottostante utilizzando modelli informatici, è impressionato:"Ci aspettiamo un significativo impulso allo sviluppo da questo per tutte le applicazioni in cui il magnetismo e lo spin degli elettroni giocano un ruolo".

Primo passo verso un magnetismo coerente

Per di più, i ricercatori mostrano nelle loro misurazioni che il processo osservato funziona in modo coerente:ciò significa che la natura ondulatoria quantistica dei portatori di carica in movimento è preservata. Queste condizioni consentono agli scienziati di utilizzare singoli atomi come vettori di informazioni invece di unità di materiale più grandi o di influenzare le mutevoli proprietà magnetiche utilizzando un altro impulso laser specificamente ritardato, avanzando così la miniaturizzazione tecnologica. "Riguardo a nuove prospettive, questo potrebbe portare a sviluppi fantastici simili a quelli del campo del magnetismo, come la coerenza elettronica nell'informatica quantistica, "dice Schultze speranzoso, che ora guida un gruppo di lavoro incentrato sulla fisica degli attosecondi presso l'Istituto di Fisica Sperimentale.