Пробив: Учени промениха полярността на магнит само с помощта на светлина

Екип от швейцарски учени успява да промени полярността на специален феромагнит с помощта на лазерен импулс. В бъдеще този метод би могъл да се използва за създаване на адаптивни електронни схеми, управлявани от светлина. Работата обединява три ключови области на съвременната физика на кондензираното състояние: силни взаимодействия, топология и динамичен контрол.

При нормални условия, за да се промени полярността на феромагнит (посоката на магнитното му поле), материалът трябва да се нагрее над критичната температура, така че топлинното движение да дезориентира електронните спинове, и след това да се охлади, което им позволява да се подредят в новата посока. Екип от физици от Университета в Базел и Швейцарското висше техническо училище в Цюрих обаче успя да постигне преориентиране на спиновете без никакво нагряване, само чрез лазерна светлина, пише EurekAlert.

„Основният ни резултат е, че успяхме да променим колективната ориентация на спиновете с помощта на лазерен импулс“,

обяснява Оливие Юбер, един от изследователите.

Преди няколко години подобно превключване беше възможно за отделни електрони, но сега екипът е постигнал промяна в полярността на феромагнита като цяло.

За експериментите учените са използвали специален материал, състоящ се от два свръхтънки слоя органичен полупроводник – молибденов дителлурид. Слоевете били леко завъртени един спрямо друг. В такива моаре структури могат да се формират стабилни топологични състояния, които не са податливи на промяна чрез обикновена деформация.

В предложения материал електроните могат да се превключват между две топологични състояния: непроводящо и проводящо. За отбелязване е, че и в двете състояния силните взаимодействия между електроните предизвикват паралелно подреждане на техните спинове, което превръща материала във феромагнит.

Лазерният импулс може да се използва за „начертаване“ на нови граници в материала, определяйки области, в които ще съществува топологично феромагнитно състояние. Този процес може да се повтори многократно, което позволява динамичен контрол на топологичните и магнитните свойства на материала.

Изследователите смятат, че в бъдеще ще могат да използват този метод за оптично записване на произволни и адаптивни топологични модели върху чип. Този подход би трябвало да доведе до създаването на миниатюрни интерферометри за измерване на изключително слаби електромагнитни полета, както и да проправи пътя към принципно нови видове препрограмируема електроника.