- A luz pode mudar rapidamente o comportamento magnético, sugerindo métodos de armazenamento de dados mais rápidos
- Os pesquisadores controlaram ímãs mais finos que um fio de cabelo sem resfriamento ou condições extremas
- Os pulsos de laser alteraram o comportamento do ímã em até quarenta por cento à temperatura ambiente
A vida digital moderna depende muito da eficiência com que as informações podem ser armazenadas e processadas.
De unidades de disco rígido para os sistemas de computação emergentes, o magnetismo continua a ser central para estas tecnologias porque governa a forma como os bits são escritos, movidos e retidos.
Os engenheiros há muito procuram maneiras de ajustar o comportamento magnético com rapidez e precisão, sem depender de correntes elétricas com alto calor.
Indo além das condições laboratoriais impraticáveis
A luz tem sido frequentemente proposta como uma ferramenta de controlo alternativa, mas a maioria das demonstrações exigiu condições extremas que limitam a relevância no mundo real.
Muitos experimentos anteriores mostraram que os pulsos de laser poderiam influenciar as excitações magnéticas, mas apenas em materiais a granel, em temperaturas muito baixas, ou através de sistemas especializados de laser infravermelho médio.
Estas restrições tornam difícil imaginar a integração no hardware quotidiano, uma vez que tais condições entram em conflito com a produção escalável e a operação prática do dispositivo.
Neste contexto, investigadores alemães, suíços e italianos relataram recentemente resultados experimentais indicando que tais limitações podem não ser inevitáveis.
Seu estudo, publicado em Comunicações da Naturezaexplora se as excitações magnéticas podem ser sintonizadas opticamente em materiais ultrafinos operando à temperatura ambiente e sob 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 deformação força a magnetização a se orientar para fora do plano, criando um estado magnético bem definido antes da excitação.
Usando técnicas de sonda de bomba de femtosegundo, os pesquisadores monitoraram como a magnetização respondia após curtos pulsos de luz visível atingirem o material.
Como a energia do fóton excede o gap do material, o aquecimento induzido pelo laser domina, em vez da excitação ressonante seletiva.
A equipe aplicou um campo magnético externo abaixo de 200mT para controlar a configuração magnética inicial.
Nessas condições, os pesquisadores observaram que os pulsos de laser poderiam 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 tanto do campo magnético aplicado quanto da fluência do laser.
Campos mais baixos favoreceram reduções de frequência em fluência moderada, enquanto campos mais altos levaram a aumentos de frequência à medida que a força de excitação aumentou.
Os pesquisadores descrevem esse comportamento como ajuste de frequência sob demanda, induzido por laser, de magnons coerentes em um ímã de espessura nanométrica à temperatura ambiente.
Modelagens e simulações indicam que o efeito não se origina de interações não lineares causadas por grandes populações de magnons.
Em vez disso, surge de um equilíbrio entre a anisotropia magnética e o campo externo, temporariamente alterado pelo aquecimento óptico.
Simplificando, os pesquisadores descobriram uma maneira de usar breves flashes de luz para aumentar ou diminuir o comportamento magnético em um material mais fino que um fio de cabelo humano enquanto ele opera em temperatura ambiente.
Isto sugere um futuro onde os componentes magnéticos em computadores empresariais e dispositivos de armazenamento poderia ser ajustado mais rapidamente e com menos energia.
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