Julho 22, 2024

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Cientistas prendem a luz dentro de um ímã – abrindo caminho para inovações técnicas

Cientistas prendem a luz dentro de um ímã – abrindo caminho para inovações técnicas

Os cientistas descobriram que prender a luz dentro de certos materiais magnéticos pode melhorar muito suas propriedades intrínsecas. Seu estudo examinou ímãs em camadas específicos capazes de hospedar excitons fortes, permitindo que eles capturassem a luz de forma independente. As interações ópticas deste material com eventos magnéticos são significativamente mais fortes do que as dos ímãs comuns.

Os pesquisadores descobriram que o confinamento da luz em certos materiais magnéticos pode amplificar muito suas propriedades, fornecendo inovações potenciais, como lasers magnéticos e uma nova perspectiva sobre a memória magnética controlada opticamente.

Um estudo inovador de Vinod M Menon e sua equipe no City College de Nova York revela que prender a luz dentro de materiais magnéticos pode melhorar muito suas propriedades intrínsecas. Essas interações fotônicas aumentadas em ímãs abrem caminho para inovações em lasers magnéticos, dispositivos de memória magneto-óptica e até mesmo em aplicações emergentes de teletransporte quântico.

Conforme detalhado em seu novo artigo publicado em 16 de agosto na revista naturezaMenon e sua equipe investigaram as propriedades de ímãs em camadas que hospedam éxcitons altamente correlacionados – quasipartículas com interações fotônicas particularmente fortes. Por causa disso, a matéria é capaz de capturar a luz – por conta própria. Como mostram seus experimentos, as respostas ópticas desse material aos fenômenos magnéticos são mais fortes do que as dos ímãs típicos.

Luz presa dentro de um cristal magnético

A luz aprisionada dentro de um cristal magnético pode aumentar fortemente suas interações magneto-ópticas. Crédito: Rezlind Bushati

“Como a luz salta para frente e para trás dentro do ímã, as interações são realmente aprimoradas”, disse o Dr. Florian Dernberger, principal autor do estudo. “Para dar um exemplo, quando aplicamos um campo magnético externo, a refletância da luz infravermelha próxima muda muito e o material basicamente muda de cor. Essa é uma resposta magneto-óptica muito forte.”

“Normalmente, a luz não responde fortemente ao magnetismo”, disse Menon. “É por isso que as aplicações tecnológicas baseadas em efeitos magneto-ópticos geralmente exigem a implementação de esquemas de detecção óptica sensíveis.”

Sobre como os avanços podem beneficiar as pessoas comuns, o co-autor do estudo, Jimin Kwan, observou: “Aplicações tecnológicas de materiais magnéticos hoje estão principalmente associadas a fenômenos eletromagnéticos. Dadas essas fortes interações entre magnetismo e luz, agora podemos esperar um dia criar lasers”. magnético e podemos revisitar velhas noções de memória magnética controlada opticamente.”

Referência: “Magnetic Optics in Van der Waals Magnets Tuned by Self-Hybridized Polarities” por Florian Dernberger, Jimin Cowan, Rislind Bouchaty, Jeffrey M. Dederich, Matthias Florian, Julien Klein, Ksenia Musina, Zdenek Sofer, Xiaodong Xu e Akashdeep. Kamra, Francisco J. García-Vidal, Andrea Alù e Vinod M. Menon, 16 de agosto de 2023, disponível aqui. natureza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06275-2

Rislind Bushati, estudante de pós-graduação do grupo de Menon, também contribuiu para o trabalho experimental.

O estudo, conduzido em estreita colaboração com Andrea Alù e seu grupo no CUNY Center for Advanced Science Research, é o resultado de uma importante colaboração internacional. Experimentos realizados no CCNY e ASRC foram complementados com medições feitas em Universidade de Washington Na coleção do professor Xiaodong Xu pelo Dr. Jeffrey Diederich. O suporte teórico foi fornecido pelo Dr. Akashdeep Kamra e pelo Professor Francisco J. Garcia Vidal da Universidade Autônoma de Madrid e Dr. Matias Florian da Universidade de Michigan. Os materiais foram desenvolvidos pelo Prof. Zdenek Sofer e Kseniia Mosina na UCT Praga e o projeto foi apoiado pelo Dr. Julian Klein na Instituto de Tecnologia de Massachusetts. O trabalho no CCNY foi apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA, pela National Science Foundation (NSF) – Divisão de Pesquisa de Materiais e pelo NSF CREST IDEALS Center, DarpaFundação Alemã de Pesquisa.