Intrappolare luce nei materiali magnetici ne migliora le proprietà, suggerisce una recente ricerca. La novità, se confermata, potrebbe migliorare la produzione di laser magnetici e memorie magneto-ottiche, nonché le future applicazioni di trasduzione quantistica.
Il punto chiave è un metamateriale composto da cromo, zolfo e bromo, che appartiene a una classe nota come materiali magnetici di van der Waals. Tra le sue insolite caratteristiche c’è anche la capacità di “catturare la luce”, dimostrando una “sensibilità ottica agli eventi magnetici” notevolmente superiore ai magneti convenzionali.
"Poiché la luce rimbalza avanti e indietro all'interno del magnete, le interazioni sono realmente potenziate. Per fare un esempio, quando applichiamo un campo magnetico esterno, la riflessione della luce nel vicino infrarosso viene alterata a tal punto che il materiale cambia praticamente colore. Si tratta di una risposta magneto-ottica piuttosto forte", ha dichiarato in un comunicato il dottor Florian Dirnberger, autore principale dello studio.
"Normalmente, la luce non risponde così fortemente al magnetismo. Per questo motivo le applicazioni tecnologiche basate sugli effetti magneto-ottici richiedono spesso l'implementazione di schemi di rilevamento ottico sensibili", gli ha fatto eco un collega.
“In questo materiale - il semiconduttore magnetico stratificato CrSBr - è stato dimostrato che gli ibridi luce-materia, chiamati polaritoni, aumentano sostanzialmente la larghezza di banda spettrale delle correlazioni tra le proprietà magnetiche, elettroniche e ottiche, consentendo risposte ottiche ampiamente sintonizzabili a campi magnetici e magnoni applicati.I nostri risultati evidenziano l'importanza dell'auto-ibridazione eccitone-fotone nei magneti di van der Waals e motivano nuove direzioni per la manipolazione delle proprietà dei materiali quantistici mediante un forte accoppiamento luce-materia”
Quando la luce entra in questo materiale, invece, l’interazione tra eccitoni e fotoni produce un risultato del nuovo: la luce resta intrappolata all’interno, con i fotoni che continuano a rimbalzare. Ne consegue che diventa 10 volte più magnetico. Un comportamento che, in teoria, rende possibile la realizzazione di magneti completamente nuovi, più potenti e che si potrebbero attivare senza usare grandi quantità di energia elettrica.
"Le applicazioni tecnologiche dei materiali magnetici oggi sono per lo più legate ai fenomeni magneto-elettrici. Date le forti interazioni tra magnetismo e luce, possiamo sperare di creare un giorno dei laser magnetici e di riconsiderare i vecchi concetti di memoria magnetica controllata otticamente", ha aggiunto Rezlind Bushati, uno studente che ha contribuito al lavoro sperimentale.
Immagine di copertina: skif55