Los científicos atrapan la luz dentro de un imán, allanando el camino para las innovaciones técnicas

Los investigadores han descubierto que confinar la luz en ciertos materiales magnéticos puede amplificar en gran medida sus propiedades, proporcionando innovaciones potenciales como los láseres magnéticos y una nueva perspectiva sobre la memoria magnética controlada ópticamente.

Un estudio innovador realizado por Vinod M Menon y su equipo en el City College de Nueva York revela que atrapar la luz dentro de los materiales magnéticos puede mejorar en gran medida sus propiedades intrínsecas. Estas interacciones fotónicas aumentadas en los imanes allanan el camino para innovaciones en láseres magnéticos, dispositivos de memoria magnetoópticos e incluso en aplicaciones emergentes de teletransportación cuántica.

Como detalla en su nuevo artículo publicado el 16 de agosto en la revista naturalezaMenon y su equipo investigaron las propiedades de los imanes en capas que albergan excitones altamente correlacionados, cuasipartículas con interacciones fotónicas particularmente fuertes. Por eso, la materia es capaz de atrapar la luz, por sí sola. Como muestran sus experimentos, las respuestas ópticas de este material a los fenómenos magnéticos son más fuertes que las de los imanes típicos.

La luz atrapada dentro de un cristal magnético puede mejorar fuertemente sus interacciones magneto-ópticas. Crédito: Rezlind Bushati

«Dado que la luz rebota de un lado a otro dentro del imán, las interacciones realmente mejoran», dijo el Dr. Florian Dernberger, autor principal del estudio. «Para dar un ejemplo, cuando aplicamos un campo magnético externo, la reflectancia de la luz infrarroja cercana cambia mucho y el material básicamente cambia de color. Esta es una respuesta magneto-óptica muy fuerte».

“Normalmente, la luz no responde fuertemente al magnetismo”, dijo Menon. «Es por eso que las aplicaciones tecnológicas basadas en efectos magneto-ópticos a menudo requieren la implementación de esquemas de detección óptica sensibles».

Sobre cómo los avances pueden beneficiar a la gente común, el coautor del estudio, Jimin Kwan, señaló: «Las aplicaciones tecnológicas de los materiales magnéticos en la actualidad se asocian principalmente con fenómenos electromagnéticos. Dadas estas fuertes interacciones entre el magnetismo y la luz, ahora podemos esperar algún día crear láseres». magnético y podemos revisar las viejas nociones de memoria magnética controlada ópticamente».

Referencia: «Óptica magnética en imanes de Van der Waals sintonizados por polaridades autohibridadas» por Florian Dernberger, Jimin Cowan, Rislind Bouchaty, Jeffrey M. Dederich, Matthias Florian, Julien Klein, Ksenia Musina, Zdenek Sofer, Xiaodong Xu y Akashdeep. Kamra, Francisco J. García-Vidal, Andrea Alù y Vinod M. Menon, 16 de agosto de 2023, disponible aquí. naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06275-2

Rislind Bushati, estudiante de posgrado en el grupo de Menon, también contribuyó al trabajo experimental.

El estudio, realizado en estrecha colaboración con Andrea Alù y su grupo en el Centro de Investigación Científica Avanzada de CUNY, es el resultado de una importante colaboración internacional. Los experimentos realizados en CCNY y ASRC se complementaron con mediciones tomadas en universidad de washington En la colección del profesor Xiaodong Xu por el Dr. Jeffrey Diederich. El apoyo teórico fue proporcionado por el Dr. Akashdeep Kamra y el profesor Francisco J. García Vidal de la Universidad Autónoma de Madrid y el Dr. Matias Florian de la Universidad de Michigan. Los materiales fueron desarrollados por el Prof. Zdenek Sofer y Kseniia Mosina en UCT Praga y el proyecto fue apoyado por el Dr. Julian Klein en Instituto de Tecnología de Massachusetts. El trabajo en CCNY fue apoyado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU., la División de Investigación de Materiales de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y el Centro NSF CREST IDEALS, DarpaFundación Alemana de Investigación.