Os cientistas descobriram uma nova maneira de manipular ímãs com pulsos de luz laser menores que um trilionésimo de segundo.

A equipe internacional de pesquisadores, liderado pelas Universidades Lancaster e Radboud, também identificou o comprimento de onda ou cor da luz que permite a manipulação mais eficiente. A descoberta foi publicada em Cartas de revisão física .

Os ímãs fascinam as pessoas desde os tempos antigos, mas, até cem anos atrás, a compreensão teórica do magnetismo permanecia muito elusiva. O avanço no entendimento ocorreu com o desenvolvimento da mecânica quântica e a descoberta do fato de que cada elétron tem um momento ou spin magnético intrínseco.

O giro pode ser visto como uma "agulha de bússola elementar, "tipicamente representado como uma seta mostrando a direção dos pólos Norte para o Sul. Nos ímãs, todos os spins são alinhados ao longo da mesma direção pela força chamada de interação de troca. A interação de troca é um dos efeitos quânticos mais fortes, responsável pela própria existência de materiais magnéticos.

A força da interação de troca pode ser apreciada pelo fato de que ela gera campos magnéticos 10, 000 vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Outra manifestação de sua força é o fato de que ele pode fazer com que os giros girem com um período de um trilionésimo de segundo e ainda mais rápido.

Manipular a interação de troca seria a maneira mais eficiente e, em última análise, mais rápida de controlar o magnetismo. Para alcançar este resultado, os pesquisadores usaram o estímulo mais rápido e forte disponível:excitação de pulso de laser ultracurto.

Contudo, para detectar / observar o efeito da luz no magnetismo, seria necessário um magnetômetro ultrarrápido - um dispositivo que seria capaz de rastrear a dinâmica dos spins com menos de um trilionésimo de segunda resolução. Isso é muito mais rápido do que a resolução temporal da eletrônica moderna.

Mas os autores encontraram uma solução para este problema, como o pesquisador principal Dr. Rostislav Mikhaylovskiy da Lancaster University explica:"Os spins oscilam nas frequências Terahertz quase um trilhão de vezes mais rápido do que a frequência padrão da linha de energia de 50 Hz. Graças a essas altas frequências de oscilações, os spins atuam como antenas eficientes que emitem radiação eletromagnética. Ao analisar as propriedades da radiação emitida, podemos extrair informações sobre a dinâmica de magnetização ultrarrápida desencadeada pela direção óptica das forças de troca. "

Variando sistematicamente a cor dos pulsos de laser de excitação de vermelho para azul, os cientistas foram capazes de identificar o comprimento de onda da luz para o qual o efeito da luz no magnetismo é mais forte.

Dr. Mikhaylovskiy disse:"Foi muito importante ver que o efeito da luz na interação de troca realmente existe. Ajustando o comprimento de onda ou a cor da luz, começamos a entender como aumentar esse efeito."

Esta descoberta emocionante abre uma nova linha de pesquisa na Lancaster University liderada pelo Dr. Mikhaylovskiy. A próxima etapa é realizar estudos sistemáticos do controle ultrarrápido do magnetismo em uma ampla faixa espectral, para comparar as eficiências do bombeamento no extremo faixas de infravermelho médio e visível e, assim, identificar a abordagem mais eficiente, bem como a mais rápida para a manipulação de spins. Para este fim, um novo sistema de laser capaz de produzir pulsos de laser em todas essas faixas de frequência foi comissionado.