Ánh sáng siêu nhanh mang lại khả năng điều khiển từ tính gấp 10 lần cho các thiết bị lượng tử

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Lancaster đã chứng minh một phương pháp mới để điều khiển từ tính bằng các xung ánh sáng siêu nhanh kéo dài chưa đến một phần nghìn tỷ giây. Bằng cách khai thác sự tương tác giữa các quỹ đạo electron và spin, nhóm nghiên cứu đã đạt được chuyển động từ tính được khuếch đại lên đến mười lần so với các vật liệu không có sự kết hợp quỹ đạo-spin này. Phát hiện này tiết lộ một cơ chế cơ bản mà qua đó ánh sáng có thể truyền động lượng góc một cách hiệu quả đến các spin electron, cho phép điều khiển từ hóa nhanh chóng và quy mô lớn mà không cần tiếp xúc trực tiếp hay cung cấp năng lượng liên tục. Nghiên cứu bao gồm việc so sánh hai vật liệu từ tính tương tự nhau nhưng khác biệt về cấu trúc quỹ đạo điện tử. Vật liệu có tương tác quỹ đạo-spin mạnh thể hiện phản ứng từ tính được tăng cường đáng kể khi tiếp xúc với ánh sáng siêu nhanh, nhấn mạnh vai trò quan trọng của chuyển động quỹ đạo trong việc điều khiển từ tính. Cơ chế này cho phép từ hóa dịch chuyển xa khỏi trạng thái cân bằng, thậm chí có thể đảo chiều, điều này rất cần thiết cho các công nghệ lưu trữ dữ liệu từ tính, nơi thông tin được mã hóa qua hướng từ hóa. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với các thiết bị lượng tử và cổ điển trong tương lai, có khả năng cho phép điều khiển từ tính nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn với lượng nhiệt và tổn thất công suất giảm so với các phương pháp sử dụng dòng điện truyền thống.