Pesquisadores de todo o mundo estão constantemente procurando maneiras de aprimorar ou transcender as capacidades dos dispositivos eletrônicos, que parecem estar atingindo seus limites teóricos. Sem dúvida, uma das vantagens mais importantes da tecnologia eletrônica é sua velocidade, que, embora alto, ainda pode ser superado em ordens de magnitude por meio de outras abordagens que ainda não estão disponíveis comercialmente.

Uma possível maneira de superar a eletrônica tradicional é por meio do uso de materiais antiferromagnéticos (AFM). Os elétrons dos materiais AFM se alinham espontaneamente de tal forma que a magnetização geral do material é praticamente zero. Na verdade, a ordem de um material AFM pode ser quantificada no que é conhecido como 'parâmetro de ordem'. Estudos recentes têm mostrado que o parâmetro de ordem AFM pode ser "trocado" (isto é, mudou de um valor conhecido para outro, muito rápido) usando correntes leves ou elétricas, o que significa que os materiais AFM podem se tornar os blocos de construção de futuros dispositivos eletrônicos.

Contudo, a dinâmica do processo de troca de pedido não é compreendida porque é muito difícil medir as mudanças no parâmetro de pedido AFM em tempo real com alta resolução. As abordagens atuais baseiam-se na medição apenas de certos fenômenos durante a troca de ordem AFM e na tentativa de obter a imagem completa a partir daí, que se provou não confiável para a compreensão detalhada de outros fenômenos mais intrincados. Portanto, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Takuya Satoh da Tokyo Tech e pesquisadores da ETH Zurich, desenvolveu um método para medir exaustivamente as mudanças na ordem AFM de um YMnO ₃ cristal induzido por meio de excitação óptica (isto é, usando um laser).

O principal problema que os pesquisadores abordaram foi a alegada "impossibilidade prática" de discernir entre a dinâmica do elétron e as mudanças na ordem AFM em tempo real, que são ambos induzidos simultaneamente quando o material é excitado para provocar comutação de parâmetros de ordem e ao fazer medições. Eles empregaram um método de medição baseado em luz chamado 'geração de segundo harmônico, 'cujo valor de saída está diretamente relacionado ao parâmetro de ordem AFM, e combinou-o com medições de outro fenômeno baseado na luz, denominado efeito Faraday. Este efeito ocorre quando um determinado tipo de luz ou laser é irradiado em materiais ordenados magneticamente; no caso de YMnO ₃ , este efeito altera seu parâmetro de ordem AFM de uma forma previsível e bem compreendida. Isso foi fundamental para sua abordagem, de modo que eles pudessem separar a origem e a natureza de vários fenômenos quânticos simultâneos que afetavam as medições de ambos os métodos de maneira diferente.

Combinando esses dois métodos de medição diferentes, os pesquisadores conseguiram caracterizar completamente as mudanças no parâmetro de ordem AFM em tempo real com resolução ultrarrápida. "A abordagem geral proposta nos permite acessar a dinâmica dos parâmetros de ordem em escalas de tempo de menos de um trilionésimo de segundo, "afirma o Prof. Satoh. A abordagem apresentada é crucial para uma melhor compreensão do funcionamento interno dos materiais antiferromagnéticos." O rastreamento preciso e completo das variações no parâmetro de ordem é indispensável para compreender a dinâmica complexa que ocorre durante a comutação ultrarrápida e outros fenômenos relacionados ao AFM , "explica o Prof. Satoh. A ferramenta fornecida pelos pesquisadores agora deve ser explorada para realizar mais pesquisas e, com sorte, trazer o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos revolucionários com velocidades sem precedentes.