Manipulacja ultrakrótkimi impulsami laserowymi stałych stanów magnetycznych na nowo definiuje pojęcie dynamiki optomagnetycznej

Niedawno niedawne badanie wykazało nieodkryty dotąd związek między światłem a magnetyzmem, co stanowi odkrycie, które wytyczy skuteczną drogę do przyszłych narodzin ultraszybkiej technologii przechowywania sterowanego światłem oraz kreatywnej technologii czujników optomagnetycznych, potencjalnie rewolucjonizując sposób jakie urządzenia są produkowane i jak dane są przechowywane w wielu sektorach.

Badania pochodzą od zespołu badawczego Amira Kapuy, profesora i dyrektora Laboratorium Spintroniki w Instytucie Fizyki Stosowanej i Elektrotechniki Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie. Badanie ujawnia proces, za pomocą którego wiązka lasera manipuluje stanem magnetycznym ciała stałego, sygnalizując zmianę paradygmatu w rozumieniu przez człowieka interakcji między światłem i materiałami magnetycznymi.
(Zmiana paradygmatu: to głęboka zmiana, która wiąże się z fundamentalną zmianą wzorców myślenia, wartości i sposobów poznania. Podobnie jak zmiana w ramach teoretycznych lub systemach teoretycznych w nauce, zmiana paradygmatu oznacza ponowne zbadanie, w jaki sposób rzeczy są rozumiane i odnowienie sposobu ich opisu. Wymaga to od nas fundamentalnej ponownej oceny istniejących koncepcji, teorii i praktyk, co z kolei stanowi postęp w tej dziedzinie jako całości).
Świat, w którym światło i magnetyzm tańczą razem
Jak wszyscy wiemy, światło i magnetyzm wydają się być dwoma bardzo różnymi zjawiskami fizycznymi, ale w rzeczywistości są ze sobą ściśle powiązane. Światło, niewidzialne źródło energii, może natychmiast przebyć tysiące mil; a magnetyzm, tajemnicze pole siłowe, może kierować obiektami w sposób kierunkowy. Interakcja między nimi przypomina cichą współpracę tancerzy, cichą, ale pełną mocy.
Światło, dzięki swemu dualizmowi falowo-cząsteczkowemu, może poruszać się z prędkością światła i przekazywać energię. Z drugiej strony magnetyzm jest polem siłowym generowanym, gdy elektrony obracają się wokół jądra atomu. Ale kiedy światło spotyka się z magnetyzmem, dzieje się coś cudownego. Światło jest w stanie wywołać reakcję magnetyczną, a magnetyzm może wpływać na propagację światła. To tak, jakby istniała między nimi niewidzialna więź, wpływająca na siebie i oddziałująca na siebie.
Ta interakcja jest jeszcze bardziej niezwykła w świecie mikroskopowym. Kiedy foton napotyka magnes, następuje między nimi dziwny rezonans. Rezonans ten nie jest prostą wymianą energii, ale głębszym poziomem wzajemnego przenikania i integracji. Razem budują złożone i zorganizowane pole elektromagnetyczne, które pozwala połączyć wszystko we wszechświecie.
To połączenie, które istnieje nie tylko w mikrokosmosie, rozciąga się także na makrokosmos. W naszym życiu światło i magnetyzm są wykorzystywane wszędzie. Od kompasów po telefony komórkowe, od telewizorów po komputery – interakcja między światłem a magnetyzmem jest niezbędna. Umożliwiają przesyłanie informacji i funkcjonowanie świata.
Zdolność szybko oscylujących fal świetlnych do manipulowania magnesami
Nowa definicja podstawowych interakcji fizycznych
Nieoczekiwanie to nowe badanie na nowo definiuje pojęcie interakcji z magnesem świetlnym i stanowi poważny krok naprzód w rozumieniu dynamiki fotomagnetycznej przez człowieka.
Odkrycie zespołu ujawnia nową teorię: zdolność składnika magnetycznego szybko oscylujących fal świetlnych do manipulowania magnesami na nowo definiuje podstawowe interakcje fizyczne, które od dawna były pomijane, ponieważ magnesy reagują wolniej niż promieniowanie świetlne. Wcześniej, gdy materiały magnetyczne i promieniowanie optyczne znajdowały się w doskonałej równowadze, potwierdzono istnienie interakcji między nimi. Jednak do tej pory związek między promieniowaniem świetlnym a nierównowagowymi materiałami magnetycznymi był opisywany bardzo krótko.
Rozumie się, że zespół badawczy twierdzi, że istnieje prosta matematyczna zależność pomiędzy amplitudą, częstotliwością i pochłanianiem energii przez materiały magnetyczne, która opisuje siłę oddziaływania. Tę realizację osiąga się poprzez zastosowanie zasad dobrze ugruntowanych w społecznościach zajmujących się obliczeniami kwantowymi i optyką kwantową, ale nie w społecznościach zajmujących się spintroniką i magnetyzmem
Podstawową zasadą obliczeń kwantowych i optyki kwantowej jest nowy sposób wykorzystania właściwości i praw mechaniki kwantowej do przetwarzania i przesyłania informacji. Ten nowy sposób może pomóc nam osiągnąć wydajniejsze i wydajniejsze możliwości przetwarzania informacji i obliczeń, a także pomóc nam lepiej zrozumieć i wykorzystać zachowanie światła.
W obliczeniach kwantowych używamy bitu kwantowego jako podstawowej jednostki obliczeniowej, która ma specjalną zdolność do przebywania jednocześnie w dwóch stanach, 0 i 1, co nazywa się stanem superpozycji. Wykorzystując tę ​​właściwość stanu superpozycji, możemy wykonywać bardziej wydajne i wydajne przetwarzanie i obliczenia informacji.
Natomiast w optyce kwantowej badamy zachowanie i właściwości światła na poziomie kwantowym. Zjawiska takie jak cząsteczkowa natura światła, interferencja i dyfrakcja światła można opisać językiem mechaniki kwantowej. Dzięki tym badaniom możemy lepiej zrozumieć zachowanie światła i wykorzystać tę wiedzę do opracowania nowych technologii i zastosowań.
Dlatego zespół badawczy wykorzystał koncepcje fizyki kwantowej do badania stanów nierównowagowych w materiałach magnetycznych, demonstrując jednocześnie podstawową koncepcję, że magnesy mogą reagować na światło w krótkich skalach czasowych. W przypadku wystarczająco silnych ultrakrótkich impulsów laserowych, namagnesowanie może zareagować w okresie optycznym, dlatego konieczne jest jedynie uwzględnienie równania LLG (Równanie LLG jest podstawowym równaniem opisującym dynamiczne zachowanie magnesów i jest szeroko stosowane w magnetyzmie, elektromagnetyzmie, i inne pola.) w optycznym polu magnetycznym można uzyskać optyczną kontrolę namagnesowania.
Wniosek ten ma ogromne znaczenie rewolucyjne i toruje drogę do rozwoju technologii szybkiego przechowywania sterowanych optycznie, zwłaszcza magnetorezystancyjnej pamięci o dostępie swobodnym (MRAM) i innowacyjnych czujników optycznych.