Cientistas prendem luz dentro de um ímã

Por City College of New York 20 de agosto de 2023

Os cientistas descobriram que capturar a luz em certos materiais magnéticos pode melhorar significativamente as suas propriedades intrínsecas. O estudo examinou um ímã específico em camadas capaz de hospedar excitons poderosos, permitindo-lhe capturar a luz de forma independente. As reações ópticas deste material às ocorrências magnéticas são notavelmente mais fortes do que aquelas dos ímãs normais.

Os pesquisadores descobriram que capturar luz em materiais magnéticos específicos pode amplificar bastante suas propriedades, oferecendo inovações potenciais como lasers magnéticos e uma nova perspectiva na memória magnética controlada opticamente.

Um estudo inovador conduzido por Vinod M. Menon e sua equipe no City College de Nova York revela que a captura de luz em materiais magnéticos pode aumentar significativamente suas propriedades intrínsecas. Essas reações ópticas intensificadas em ímãs abrem caminho para inovações em lasers magnéticos, dispositivos de memória magneto-óptica e até mesmo em aplicações emergentes de transdução quântica.

Conforme detalhado em seu novo artigo publicado em 16 de agosto na revista Nature, Menon e sua equipe investigaram as propriedades de um ímã em camadas que hospeda excitons fortemente ligados – quasipartículas com interações ópticas particularmente fortes. Por causa disso, o material é capaz de reter luz – por si só. Como mostram as suas experiências, as respostas ópticas deste material aos fenómenos magnéticos são ordens de grandeza mais fortes do que as dos ímanes típicos.

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

“Como a luz salta para frente e para trás dentro do ímã, as interações são genuinamente melhoradas”, disse o Dr. Florian Dirnberger, principal autor do estudo. “Para dar um exemplo, quando aplicamos um campo magnético externo, o reflexo da luz no infravermelho próximo é tão alterado que o material basicamente muda de cor. Essa é uma resposta magneto-óptica bastante forte.”

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

Sobre como os avanços podem beneficiar as pessoas comuns, o coautor do estudo, Jiamin Quan, destacou que: “As aplicações tecnológicas de materiais magnéticos hoje estão principalmente relacionadas a fenômenos magnetoelétricos. Dadas essas fortes interações entre o magnetismo e a luz, podemos agora esperar um dia criar lasers magnéticos e reconsiderar antigos conceitos de memória magnética controlada opticamente”.

Referência: “Magneto-óptica em um ímã de van der Waals sintonizado por polaritons auto-hibridados” por Florian Dirnberger, Jiamin Quan, Rezlind Bushati, Geoffrey M. Diederich, Matthias Florian, Julian Klein, Kseniia Mosina, Zdenek Sofer, Xiaodong Xu, Akashdeep Kamra, Francisco J. Garcia-Vidal, Andrea Alù e Vinod M. Menon

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

The study conducted in close collaboration with Andrea Alù and his group at CUNY Advanced Science Research Center is the result of a major international collaboration. Experiments conducted at CCNY and ASRC were complemented by measurements taken at the University of WashingtonFounded in 1861, the University of Washington (UW, simply Washington, or informally U-Dub) is a public research university in Seattle, Washington, with additional campuses in Tacoma and Bothell. Classified as an R1 Doctoral Research University classification under the Carnegie Classification of Institutions of Higher Education, UW is a member of the Association of American Universities." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">University of Washington in the group of Prof. Xiaodong Xu by Dr. Geoffrey Diederich. Theoretical support was provided by Dr. Akashdeep Kamra and Prof. Francisco J. Garcia-Vidal from the Universidad Autónoma de Madrid and Dr. Matthias Florian from the University of Michigan. The materials were grown by Prof. Zdenek Sofer and Kseniia Mosina at the UCT Prague and the project was further supported by Dr. Julian Klein at MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT. The work at CCNY was supported through the US Air Force Office of Scientific Research, the National Science Foundation (NSF) – Division of Materials Research, the NSF CREST IDEALS center, DARPAFormed in 1958 (as ARPA), the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) is an agency of the United States Department of Defense responsible for the development of emerging technologies for use by the military. DARPA formulates and executes research and development projects to expand the frontiers of technology and science, often beyond immediate U.S. military requirements, by collaborating with academic, industry, and government partners." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"DARPA, and the German Research Foundation./p>