Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon de manipuler les aimants avec des impulsions de lumière laser inférieures à un billionième de seconde.




L'équipe internationale de chercheurs, dirigée par les universités de Lancaster et Radboud, a également identifié la longueur d'onde ou la couleur de la lumière qui permet la manipulation la plus efficace. La découverte est publiée dans Actual physical Evaluate Letters.

Les aimants ont fasciné les gens depuis les temps anciens, mais jusqu'à il y a cent ans, la compréhension théorique du magnétisme est restée très insaisissable. La percée dans la compréhension s'est produite avec le développement de la mécanique quantique et la découverte du fait que chaque électron a un instant ou un spin magnétique intrinsèque.




La rotation peut être vue comme une « aiguille de boussole » élémentaire, généralement représentée comme une flèche indiquant la route des pôles Nord vers Sud. Dans les aimants, tous les spins sont alignés dans la même course par la force appelée interaction d'échange. L'interaction d'échange est l'un des effets quantiques les moreover puissants qui est responsable de l'existence même des matériaux magnétiques.

La drive de l'interaction d'échange peut être appréciée du fait qu'elle génère des champs magnétiques 10 000 fois as well as puissants que le champ magnétique terrestre. Une autre manifestation de sa pressure est le fait qu'il peut entraîner des rotations pour tourner avec une période d'un billionième de seconde et même in addition rapidement.

La manipulation de l'interaction d'échange serait le moyen le moreover efficace et finalement le additionally rapide de contrôler le magnétisme. Pour atteindre ce résultat, les chercheurs ont utilisé le stimulus le furthermore rapide et le furthermore puissant disponible: l'excitation par impulsion laser extremely-courte.

Cependant, pour détecter / observer l'effet de la lumière sur le magnétisme, il faudrait un magnétomètre ultrarapide – un appareil capable de retracer la dynamique des spins avec moins d'un billionième de seconde résolution. C'est beaucoup furthermore rapide que la résolution temporelle de l'électronique moderne.

Mais les auteurs ont trouvé une option à ce problème, comme l'explique le chercheur principal, le Dr Rostislav Mikhaylovskiy de l'Université de Lancaster: « Les spins oscillent aux fréquences Terahertz presque un billion de fois as well as vite que la fréquence regular de 50 Hz. Grâce à ces fréquences élevées de oscillations, les spins agissent comme des antennes efficaces émettant un rayonnement électromagnétique. En analysant les propriétés du rayonnement émis, nous pouvons extraire des informations sur la dynamique de magnétisation extremely-rapide déclenchée par la route optique des forces d'échange.  »

En faisant systématiquement varier la couleur des impulsions du laser d'excitation du rouge au bleu, les scientifiques ont pu identifier la longueur d'onde lumineuse pour laquelle l'effet de la lumière sur le magnétisme est le plus fort.

Le Dr Mikhaylovskiy a déclaré: « Il était très significant de voir que l'effet de la lumière sur l'interaction d'échange existe vraiment. En réglant la longueur d'onde ou la couleur de la lumière, nous avons commencé à comprendre remark améliorer cet effet. »

Cette découverte passionnante ouvre une nouvelle ligne de recherche à l'Université de Lancaster dirigée par le Dr Mikhaylovskiy. L'étape suivante consiste à réaliser des études systématiques du contrôle ultra-rapide du magnétisme dans une huge gamme spectrale, de comparer les efficacités du pompage dans les gammes lointain, moyen infrarouge et seen et ainsi d'identifier le additionally efficace ainsi que le moreover rapide approche pour la manipulation des spins. À cette fin, un nouveau système laser capable de produire des impulsions laser dans toutes ces gammes de fréquences a été mis en service.