Il professor Amir Capua, capo del laboratorio di spintronica presso l’Istituto di fisica applicata e ingegneria elettrica dell’Università ebraica di Gerusalemme, ha annunciato una svolta fondamentale nel campo delle interazioni luce-magnetismo. L'inaspettata scoperta del team rivela un meccanismo in cui un raggio laser ottico controlla lo stato magnetico nei solidi, promettendo applicazioni tangibili in vari settori.
"Questa svolta segna un cambiamento di paradigma nella nostra comprensione dell'interazione tra luce e materiali magnetici", ha affermato il professor Capua. “Apre la strada alla tecnologia di memoria ad alta velocità controllata dalla luce, in particolare alla memoria ad accesso casuale magnetoresistivo (MRAM), e allo sviluppo di sensori ottici innovativi. In effetti, questa scoperta segna un grande passo avanti nella nostra comprensione delle dinamiche del magnetismo della luce”.
La ricerca sfida il pensiero convenzionale svelando l'aspetto magnetico trascurato della luce, che in genere riceve meno attenzione a causa della risposta più lenta dei magneti rispetto al comportamento rapido della radiazione luminosa.
Attraverso la loro indagine, il team ha svelato una nuova comprensione:la componente magnetica di un’onda luminosa che oscilla rapidamente possiede la capacità di controllare i magneti, ridefinendo il principio delle relazioni fisiche. È interessante notare che è stata identificata una relazione matematica elementare che descrive la forza dell'interazione e collega l'ampiezza del campo magnetico della luce, la sua frequenza e l'assorbimento di energia del materiale magnetico.
La scoperta è strettamente legata al regno delle tecnologie quantistiche e ai principi combinati di due comunità scientifiche che finora si erano poco sovrapposte. "Siamo arrivati a questa comprensione utilizzando principi che sono ben consolidati nelle comunità dell'informatica quantistica e dell'ottica quantistica, ma meno nelle comunità della spintronica e del magnetismo", ha affermato Capua.
L'interazione tra un materiale magnetico e la radiazione è ben stabilita quando i due sono in perfetto equilibrio. Tuttavia, la situazione in cui sia la radiazione che il materiale magnetico non sono in equilibrio è stata finora descritta in modo molto parziale.
Questo regime di non equilibrio è al centro dell’ottica quantistica e delle tecnologie di calcolo quantistico. Dal nostro esame di questo regime di non equilibrio nei materiali magnetici, prendendo in prestito i principi dalla fisica quantistica, abbiamo sostenuto la comprensione fondamentale che i magneti possono anche rispondere alle brevi scale temporali della luce. Inoltre l'interazione risulta essere molto significativa ed efficace.
"I nostri risultati possono spiegare una serie di risultati sperimentali riportati negli ultimi 2-3 decenni", ha spiegato Capua.
"Questa scoperta ha implicazioni di vasta portata, in particolare nel campo della registrazione dei dati utilizzando la luce e i nanomagneti", ha affermato il professor Capua. "Ciò suggerisce la potenziale realizzazione di MRAM ultraveloci ed efficienti dal punto di vista energetico controllate otticamente e un cambiamento epocale nella memorizzazione e nell'elaborazione delle informazioni in diversi settori."
Inoltre, parallelamente a questa scoperta, il team ha introdotto un sensore specializzato in grado di rilevare la parte magnetica della luce. A differenza dei sensori tradizionali, questo design all'avanguardia offre versatilità e integrazione in varie applicazioni, rivoluzionando potenzialmente la progettazione di sensori e circuiti che utilizzano la luce in modi diversi.
La ricerca è stata condotta da Benjamin Assouline, un Ph.D. candidato allo Spintronics Lab, che ha svolto un ruolo fondamentale in questa scoperta. Riconoscendo il potenziale impatto della loro svolta, il team ha richiesto diversi brevetti correlati.
Ulteriori informazioni: Benjamin Assouline et al, Controllo ottico dipendente dall'elicità dello stato di magnetizzazione che emerge dall'equazione di Landau-Lifshitz-Gilbert, Ricerca di revisione fisica (2024). DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.013012
Informazioni sul giornale: Ricerca sulla revisione fisica
Fornito dall'Università Ebraica di Gerusalemme
