Οι παλμοί του φωτός λέιζερ μπορούν να προκαλέσουν οποιοδήποτε υλικό - συμπεριλαμβανομένων των μονωτών - να αναπτύξει μια σχετικά μεγάλη μαγνητική ροπή. Αυτό το φαινόμενο, το οποίο έχει αποδειχθεί για πρώτη φορά από μια διεθνή ομάδα ερευνητών, δείχνει ότι το φως λέιζερ μπορεί να προκαλέσει κβαντική συμπεριφορά ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου, όχι μόνο κάτω από τις εξαιρετικά ψυχρές συνθήκες που συνήθως απαιτούνται. Αν και ενδιαφέρει πρωτίστως τη θεμελιώδη επιστήμη, η τεχνική θα μπορούσε επίσης να έχει εφαρμογές για ταχύτερη και αποτελεσματικότερη αποθήκευση μαγνητικών δεδομένων.

Στα πειράματά τους, Στέφανο Μπονέτι of Στο Πανεπισ και την Πανεπιστήμιο Ca 'Foscari της Βενετίας και οι συνάδελφοι ξεκίνησαν με μια σχετικά απλή ιδέα. Εφαρμόζοντας φως λέιζερ που είναι και κυκλικά πολωμένο –δηλαδή, η πόλωσή του εντοπίζει ένα σχήμα σαν τιρμπουσόν καθώς διαδίδεται – και συντονισμένο με τη συχνότητα των ατομικών ταλαντώσεων μέσα σε ένα υλικό, σκέφτηκαν ότι θα μπορούσαν να οδηγήσουν αυτές τις ταλαντώσεις σε κυκλικό σχέδιο και επάγει έτσι μια μαγνητική ροπή.

Οι ερευνητές ενθαρρύνθηκαν στη σκέψη τους από τη θεωρητική έρευνα, η οποία προέβλεψε ότι τα άτομα που κινούνται σε κυκλικά μοτίβα θα μπορούσαν πράγματι να προκαλέσουν μαγνήτιση σε σχεδόν οποιοδήποτε υλικό. «Δεδομένης της εξειδίκευσής μου στον μαγνητισμό και των πρόσφατων ερευνών μου στη δυναμική των φωνονίων (δονήσεις πλέγματος), πίστευα ότι το εργαστήριό μου θα ήταν το ιδανικό περιβάλλον για να πειραματιστώ με αυτήν την ιδέα», λέει ο Bonetti.

Η πολωμένη πηγή φωτός προκαλεί μεγάλες μαγνητικές ροπές

Προτού μπορέσουν να ξεκινήσουν, οι ερευνητές έπρεπε πρώτα να αναπτύξουν μια νέα πολωμένη πηγή φωτός με συχνότητα στην απαιτούμενη περιοχή terahertz (μακρινό υπέρυθρο). Μόλις η πηγή ήταν έτοιμη, τη χρησιμοποίησαν για να εκτοξεύσουν σύντομους, έντονους παλμούς σε δείγμα τιτανικού στροντίου (SrTiO₃). Σε θερμοκρασία δωματίου, αυτό το υλικό είναι ένας παραηλεκτρικός διαμαγνήτης με δομή κυβικού πλέγματος περοβσκίτη. Οι ερευνητές το επέλεξαν επειδή ορισμένα από τα άτομά του δονούνται σε συχνότητες terahertz – συγκεκριμένα, στα 3 THz με εύρος ζώνης 0.5 THz.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτοί οι παλμοί φωτός προκάλεσαν ένα φαινόμενο γνωστό ως δυναμική πολυσιδηρότητα. Η πολυσιδηρότητα εμφανίζεται όταν πολλές ιδιότητες ενός υλικού έχει η καθεμία τις δικές της προτιμώμενες καταστάσεις. Για παράδειγμα, ένα πολυσιδηροϊκό υλικό μπορεί να έχει μαγνητικές ροπές που δείχνουν προς μια κατεύθυνση και ηλεκτρικό φορτίο που επίσης μετατοπίζεται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Είναι σημαντικό ότι τα δύο φαινόμενα είναι ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.

Αν και είχε προβλεφθεί από τη θεωρία, αυτό το φαινόμενο δεν είχε ποτέ αποδειχθεί πειραματικά. Ο Bonetti αναφέρει ότι το πείραμα έφερε επίσης μια έκπληξη: οι μαγνητικές ροπές που προκαλούνται στο υλικό ήταν 10 φορές μεγαλύτερες από ό,τι προβλέπει η θεωρία.

Εφαρμογές αποθήκευσης μαγνητικών δεδομένων

Οι ερευνητές λένε ότι οι ανακαλύψεις τους θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνολογίες αποθήκευσης μαγνητικών δεδομένων, όπου υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για νέες μεθόδους κωδικοποίησης μαγνητικών πληροφοριών. Αυτό συμβαίνει επειδή οι μαγνητικές περιοχές θα μπορούσαν να αλλάξουν από ένα γρήγορο ηλεκτρικό πεδίο χαμηλότερης ισχύος και όχι από ένα ηλεκτρικό ρεύμα (μια ενεργοβόρα και σχετικά αργή διαδικασία) όπως είναι οι συμβατικοί τομείς.

Η ομάδα, η οποία περιλαμβάνει επίσης επιστήμονες από το Nordic Institute of Theoretical Physics (NORDITA) στη Σουηδία; ο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ και την Εθνικό εργαστήριο επιταχυντών SLAC στις Η.Π.Α; ο Elettra-Sincrotrone Τεργέστη και την Πανεπιστήμιο «Sapienza» της Ρώμης, τόσο στην Ιταλία? και το Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών στην Τσουκούμπα, η Ιαπωνία, εργάζεται τώρα για να κατανοήσει καλύτερα τη φυσική της δυναμικής πολυσιδηρότητας. «Αυτό θα είναι απαραίτητο για τον καλύτερο έλεγχο του αποτελέσματος», λέει ο Bonetti Κόσμος Φυσικής. «Σκοπεύουμε επίσης να κάνουμε το αποτέλεσμα πιο επίμονο, καθώς προς το παρόν εμφανίζεται μόνο όταν το φως λέιζερ είναι ενεργό».

Τα πειράματα περιγράφονται στο Φύση.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/laser-light-makes-a-material-magnetic/