El profesor Amir Capua, jefe del Laboratorio de Espintrónica del Instituto de Física Aplicada e Ingeniería Eléctrica de la Universidad Hebrea de Jerusalén, anunció un avance fundamental en el ámbito de las interacciones entre la luz y el magnetismo. El inesperado descubrimiento del equipo revela un mecanismo en el que un rayo láser óptico controla el estado magnético de los sólidos, lo que promete aplicaciones tangibles en diversas industrias.
"Este avance marca un cambio de paradigma en nuestra comprensión de la interacción entre la luz y los materiales magnéticos", afirmó el profesor Capua. "Allana el camino para la tecnología de memoria de alta velocidad controlada por luz, en particular la memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio (MRAM), y el desarrollo innovador de sensores ópticos. De hecho, este descubrimiento marca un gran salto en nuestra comprensión de la dinámica del magnetismo de la luz".
La investigación desafía el pensamiento convencional al desentrañar el aspecto magnético de la luz que se pasa por alto y que normalmente recibe menos atención debido a la respuesta más lenta de los imanes en comparación con el comportamiento rápido de la radiación luminosa.
A través de su investigación, el equipo descubrió una nueva comprensión:el componente magnético de una onda de luz que oscila rápidamente posee la capacidad de controlar imanes, redefiniendo el principio de las relaciones físicas. Curiosamente, se identificó una relación matemática elemental que describe la fuerza de la interacción y vincula la amplitud del campo magnético de la luz, su frecuencia y la absorción de energía del material magnético.
El descubrimiento está estrechamente vinculado al ámbito de las tecnologías cuánticas y a los principios combinados de dos comunidades científicas que hasta ahora tenían poca superposición. "Llegamos a este entendimiento utilizando principios que están bien establecidos dentro de las comunidades de computación cuántica y óptica cuántica, pero no tanto en las comunidades de espintrónica y magnetismo", dijo Capua.
La interacción entre un material magnético y la radiación está bien establecida cuando ambos están en perfecto equilibrio. Sin embargo, hasta ahora se ha descrito de forma muy parcial la situación en la que tanto la radiación como el material magnético no están en equilibrio.
Este régimen de desequilibrio está en el centro de la óptica cuántica y las tecnologías de computación cuántica. A partir de nuestro examen de este régimen de desequilibrio en materiales magnéticos, al tiempo que tomamos prestados principios de la física cuántica, hemos sustentado la comprensión fundamental de que los imanes pueden responder incluso a las escalas de tiempo cortas de la luz. Además, la interacción resulta muy significativa y eficiente.
"Nuestros hallazgos pueden explicar una variedad de resultados experimentales que se han informado en las últimas dos o tres décadas", explicó Capua.
"Este descubrimiento tiene implicaciones de gran alcance, particularmente en el ámbito del registro de datos utilizando luz y nanoimanes", afirmó el profesor Capua. "Insinúa la posible realización de MRAM ultrarrápida y energéticamente eficiente controlada ópticamente y un cambio sísmico en el almacenamiento y procesamiento de información en diversos sectores".
Además, junto con este descubrimiento, el equipo introdujo un sensor especializado capaz de detectar la parte magnética de la luz. A diferencia de los sensores tradicionales, este diseño de vanguardia ofrece versatilidad e integración en diversas aplicaciones, revolucionando potencialmente los diseños de sensores y circuitos que utilizan la luz de diversas maneras.
La investigación fue realizada por Benjamin Assouline, Ph.D. candidato en el Laboratorio de Spintronics, quien jugó un papel vital en este descubrimiento. Al reconocer el impacto potencial de su avance, el equipo ha solicitado varias patentes relacionadas.
Más información: Benjamin Assouline et al, Control óptico dependiente de la helicidad del estado de magnetización que surge de la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert, Physical Review Research (2024). DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.013012
Información de la revista: Investigación de revisión física
Proporcionado por la Universidad Hebrea de Jerusalén
