Uma nova pesquisa descobriu uma conexão inovadora entre luz e magnetismo, prometendo avanços revolucionários em tecnologias de memória controladas por luz e sensores magnéticos. Esta descoberta desafia a compreensão convencional e pode impactar significativamente o armazenamento de dados e a fabricação de dispositivos em vários setores. Crédito: Amir Capua
Uma pesquisa recente conduzida na Universidade Hebraica descobriu uma conexão até então desconhecida entre luz e magnetismo. Esta descoberta abre caminho para o desenvolvimento de tecnologias de memória ultrarrápidas controladas pela luz, bem como de sensores pioneiros capazes de detectar os componentes magnéticos da luz. Prevê-se que este avanço transforme as práticas de armazenamento de dados e a fabricação de dispositivos em vários setores.
O professor Amir Capua, chefe do Laboratório de Spintrônica do Instituto de Física Aplicada e Engenharia Elétrica da Universidade Hebraica de Jerusalém, anunciou um avanço fundamental no domínio das interações luz-magnetismo. A descoberta inesperada da equipe revela um mecanismo em que um feixe de laser óptico controla o estado magnético em sólidos, prometendo aplicações tangíveis em vários setores.
Mudança de paradigma na compreensão
“Esta descoberta marca uma mudança de paradigma na nossa compreensão da interação entre a luz e os materiais magnéticos”, afirmou o Professor Capua. “Ele abre caminho para tecnologia de memória de alta velocidade controlada por luz, notadamente memória de acesso aleatório magnetorresistiva (MRAM), e desenvolvimento inovador de sensores ópticos. Na verdade, esta descoberta assinala um grande salto na nossa compreensão da dinâmica do magnetismo da luz.”
Aproveitamento de feixes ópticos para gravação magnética (aplicações). Crédito: Amir Capua
A pesquisa desafia o pensamento convencional ao desvendar o aspecto magnético negligenciado da luz, que normalmente recebe menos atenção devido à resposta mais lenta dos ímãs em comparação com o comportamento rápido da radiação luminosa. Através da sua investigação, a equipa desvendou um novo entendimento: o componente magnético de uma onda de luz em rápida oscilação possui a capacidade de controlar ímanes, redefinindo os princípios das relações físicas. Curiosamente, foi identificada uma relação matemática elementar que descreve a força da interação e liga a amplitude do campo magnético da luz, a sua frequência e a absorção de energia do material magnético.
Tecnologias Quânticas e Materiais Magnéticos
A descoberta está intimamente ligada ao domínio das tecnologias quânticas e combinou princípios de duas comunidades científicas que até agora tinham pouca sobreposição: “Chegamos a este entendimento usando princípios que estão bem estabelecidos dentro do Computação quântica e comunidades de óptica quântica, mas menos nas comunidades de spintrônica e magnetismo.” A interação entre um material magnético e a radiação está bem estabelecida quando os dois estão em perfeito equilíbrio. No entanto, a situação em que existe radiação e material magnético que não estão em equilíbrio foi até agora descrita de forma muito parcial. Este regime de desequilíbrio está no cerne da óptica quântica e das tecnologias de computação quântica. A partir do nosso exame deste regime de desequilíbrio em materiais magnéticos, ao mesmo tempo que tomamos emprestados princípios da física quântica, sustentamos o entendimento fundamental de que os ímanes podem até responder às escalas de tempo curtas da luz. Além disso, a interação acaba sendo muito significativa e eficiente. “Nossas descobertas podem explicar uma variedade de resultados experimentais que foram relatados nas últimas 2 a 3 décadas”, explica Capua.
“Esta descoberta tem implicações de longo alcance, particularmente no domínio do registo de dados utilizando luz e nano-ímanes”, observou o Professor Capua. “Isso sugere a realização potencial de MRAM controlada opticamente ultrarrápida e com baixo consumo de energia, e uma mudança sísmica no armazenamento e processamento de informações em diversos setores.”
Além disso, paralelamente a esta descoberta, a equipa introduziu um sensor especializado capaz de detectar a parte magnética da luz. Ao contrário dos sensores tradicionais, este design inovador oferece versatilidade e integração em diversas aplicações, revolucionando potencialmente os designs de sensores e circuitos que utilizam a luz de diversas maneiras.
A pesquisa foi conduzida pelo Sr. Benjamin Assouline, Ph.D. candidato no Laboratório Spintronics, que desempenhou um papel vital nesta descoberta inovadora. Reconhecendo o impacto potencial da sua descoberta, a equipa solicitou várias patentes relacionadas.
Referência: “Controle óptico dependente da helicidade do estado de magnetização emergente da equação Landau-Lifshitz-Gilbert” por Benjamin Assouline e Amir Capua, 3 de janeiro de 2024, Pesquisa de revisão física.
DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.013012
A pesquisa foi apoiada pela Fundação Científica de Israel, pelo Centro Peter Brojde de Engenharia Inovadora e Ciência da Computação e pelo Centro de Nanociência e Nanotecnologia da Universidade Hebraica de Jerusalém.
