- A luz pode mudar rapidamente o comportamento magnético, sugerindo métodos mais rápidos de armazenamento de dados
- Os pesquisadores controlaram ímãs mais finos que o cabelo, sem resfriamento ou condicionamento extremo.
- Os pulsos de laser alteraram o comportamento dos ímãs em até quarenta por cento à temperatura ambiente
A vida digital moderna baseia-se na eficiência com que as informações podem ser armazenadas e processadas.
Desde unidades de disco rígido até sistemas de computação emergentes, o magnetismo continua a ser fundamental para estas tecnologias porque governa a forma como os bits são escritos, movidos e retidos.
Os engenheiros há muito buscam maneiras de ajustar o comportamento magnético de maneira rápida e precisa, sem depender de correntes elétricas com alto calor.
Além das condições impraticáveis do laboratório
A luz tem sido frequentemente proposta como uma ferramenta de controlo alternativa, mas a maioria das demonstrações exigiu condições extremas que limitam a sua relevância no mundo real.
Muitas experiências anteriores mostraram que os pulsos de laser poderiam induzir excitações magnéticas, mas apenas em materiais a granel, a baixas temperaturas, ou através de sistemas especializados de laser infravermelho médio.
Essas limitações dificultam a integração no hardware do dia a dia, pois esses requisitos colidem com a fabricação escalonável e a operação prática do dispositivo.
Neste contexto, investigadores na Alemanha, Suíça e Itália relataram recentemente resultados experimentais que sugerem que estas limitações podem não ser inevitáveis.
Seu estudo foi publicado em Comunicações da Naturezaexplora se as excitações magnéticas podem ser sintonizadas opticamente em materiais ultrafinos operando em temperatura ambiente e campos magnéticos modestos.
O estudo se concentra em um filme com espessura nanométrica de granada de ítrio e ferro substituída por bismuto, cultivada em um substrato cristalino que introduz tensão no filme.
Esta tensão força a magnetização a se orientar fora do plano, criando um estado magnético bem definido antes da excitação.
Usando técnicas de bomba-sonda de femtossegundos, os pesquisadores monitoraram como a magnetização respondia depois que pulsos curtos de luz visível atingiam o material.
À medida que a energia do fóton excede o band gap do material, o aquecimento do laser domina a excitação de ressonância seletiva.
A equipe aplicou um campo magnético externo abaixo de 200mT para controlar a configuração magnética inicial.
Nessas condições, os pesquisadores descobriram que os pulsos de laser podem aumentar ou diminuir a frequência dos magnons coerentes em até 40%.
Magnons representam oscilações coletivas de spin e sua frequência determina como a informação magnética se propaga através de um material.
A direção da mudança de frequência dependia do campo magnético aplicado e da fluência do laser.
Campos mais baixos resultaram em reduções de frequência em fluência média, enquanto campos altos resultaram em aumento de frequência à medida que a força de excitação aumentava.
Os pesquisadores descrevem esse comportamento por meio do ajuste de frequência assistido por laser de magnons coerentes em um ímã de espessura nanométrica à temperatura ambiente.
Modelagens e simulações indicam que o efeito não surge de interações não lineares causadas por grandes populações de magnons.
Em vez disso, surge do equilíbrio entre a anisotropia magnética e o campo externo, temporariamente alterado pelo aquecimento óptico.
Simplificando, os pesquisadores descobriram uma maneira de usar curtos flashes de luz em um material mais fino que um fio de cabelo humano para aumentar ou diminuir o comportamento magnético enquanto operava em temperatura ambiente.
Isto sugere um futuro onde os componentes magnéticos em computadores empresariais e dispositivos de armazenamento poderão ser ajustados mais rapidamente e com menos energia.
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