Os pesquisadores da Universidade de Tohoku desenvolveram uma simulação computacional que mostra que o uso de pulsos de laser ultrarrápidos para excitar elétrons em um material magnético os muda para um estado não magnético transitório. Isso poderia reduzir o tempo envolvido na manipulação do magnetismo de um material, melhorar o armazenamento magnético e as tecnologias de processamento da informação.

Armazenando bits, ou dígitos binários, de informações em dispositivos de memória magnética requer a capacidade de reverter o magnetismo dentro de um material entre ferromagnético e antiferromagnético. No estado ferromagnético, o elétron gira dentro do material alinhado paralelamente um ao outro e gira na mesma direção, tornando-os e o material magnético. No estado antiferromagnético, os spins do elétron se alinham paralelamente, mas os elétrons vizinhos giram em direções opostas, cancelando os efeitos um do outro e tornando-os e o material em que existem virtualmente não magnéticos.

O armazenamento rápido da memória requer uma reversão rápida do giro. Os pesquisadores têm estudado maneiras de controlá-lo usando lasers ultrarrápidos para obter um armazenamento de memória ainda mais rápido. Quanto mais curto for o pulso do laser, mais rápida será a reversão.

Os físicos da Universidade Tohoku Atsushi Ono e Sumio Ishihara desenvolveram uma abordagem computacional para modelar como os elétrons e seus spins interagem entre si e reagem à luz do laser.

Eles descobriram que a exposição de elétrons em materiais ferromagnéticos a uma luz laser contínua os deixa excitados, causando interações de elétrons que levam a um estado antiferromagnético. A aplicação de pulsos de luz ultrarrápidos também leva à mudança de ferromagnetismo para antiferromagnetismo transitório, seguido pela recuperação do ferromagnetismo. Quando os pesquisadores aplicaram um pulso de laser ultrarrápido seguido por uma luz laser contínua, os elétrons foram manipulados em um estado antiferromagnético que foi então mantido pela luz contínua. A remoção da luz contínua causou o desaparecimento gradual do estado antiferromagnético.

Compreendendo essas interações, bem como os limites fundamentais da reversão do spin, é necessário para o desenvolvimento futuro de dispositivos de memória magnética. A próxima etapa exigirá experimentos físicos para testar as previsões do modelo.

“As confirmações experimentais são indispensáveis ​​para o estabelecimento da presente proposta, "os pesquisadores escrevem em seu estudo, que foi publicado no jornal Cartas de revisão física . Ono e Ishihara sugerem manganitas perovskita e manganitas em camadas como possíveis materiais para testar seu modelo. Eles também sugerem uma variedade de técnicas, como difração de raios-X magnética e espectroscopia de fotoemissão, para observar o estado antiferromagnético transitório.