De nouvelles informations sur la façon dont la lumière interagit avec les aimants pour de meilleurs capteurs et une meilleure technologie de mémoire

Le professeur Amir Capua, directeur du laboratoire de spintronique à l'Institut de physique appliquée et de génie électrique de l'Université hébraïque de Jérusalem, a annoncé une avancée majeure dans le domaine des interactions lumière-magnétisme. La découverte inattendue de l'équipe révèle un mécanisme par lequel un faisceau laser optique contrôle l'état magnétique des solides, promettant des applications tangibles dans diverses industries.

“Cette avancée marque un changement de paradigme dans notre compréhension de l'interaction entre la lumière et les matériaux magnétiques”, a déclaré le professeur Capua. “Cela ouvre la voie à une technologie de mémoire à grande vitesse contrôlée par la lumière, notamment la mémoire vive magnétorésistive (MRAM), et au développement innovant de capteurs optiques. En fait, cette découverte marque un pas majeur dans notre compréhension de la dynamique lumière-magnétisme.”

La recherche remet en question la pensée conventionnelle en révélant l’aspect magnétique négligé de la lumière, qui reçoit généralement moins d’attention en raison de la réponse plus lente des aimants par rapport au comportement rapide du rayonnement lumineux.

Grâce à leur enquête, l’équipe a découvert une nouvelle compréhension : le composant magnétique d’une onde lumineuse oscillant rapidement possède la capacité de contrôler les aimants, redéfinissant ainsi le principe des relations physiques. Il est intéressant de noter qu’une relation mathématique élémentaire décrivant la force de l’interaction a été identifiée et relie l’amplitude du champ magnétique de la lumière, sa fréquence et l’absorption d’énergie du matériau magnétique.

La découverte est étroitement liée au domaine des technologies quantiques et combine les principes de deux communautés scientifiques qui jusqu’à présent se chevauchaient peu. “Nous sommes parvenus à cette compréhension en utilisant des principes bien établis dans les communautés de l'informatique quantique et de l'optique quantique, mais moins dans les communautés de la spintronique et du magnétisme”, a déclaré Capua.

L’interaction entre un matériau magnétique et un rayonnement est bien établie lorsque les deux sont en parfait équilibre. Cependant, la situation dans laquelle le rayonnement et le matériau magnétique ne sont pas en équilibre a jusqu’à présent été décrite très partiellement.

Ce régime de non-équilibre est au cœur des technologies d’optique quantique et d’informatique quantique. De notre examen de ce régime de non-équilibre dans les matériaux magnétiques, tout en empruntant des principes à la physique quantique, nous avons étayé la compréhension fondamentale selon laquelle les aimants peuvent même réagir aux courtes échelles de temps de la lumière. De plus, l’interaction s’avère très significative et efficace.

“Nos résultats peuvent expliquer une variété de résultats expérimentaux rapportés au cours des 2 à 3 dernières décennies”, a expliqué Capoue.

“Cette découverte a des implications considérables, notamment dans le domaine de l'enregistrement de données utilisant la lumière et des nano-aimants”, a déclaré le professeur Capua. “Cela fait allusion à la réalisation potentielle d'une MRAM à commande optique ultra-rapide et économe en énergie et à un changement sismique dans le stockage et le traitement de l'information dans divers secteurs.”

De plus, parallèlement à cette découverte, l’équipe a introduit un capteur spécialisé capable de détecter la partie magnétique de la lumière. Contrairement aux capteurs traditionnels, cette conception de pointe offre polyvalence et intégration dans diverses applications, révolutionnant potentiellement la conception de capteurs et de circuits utilisant la lumière de diverses manières.

La recherche a été menée par Benjamin Assouline, titulaire d'un doctorat. candidat au Spintronics Lab, qui a joué un rôle essentiel dans cette découverte. Consciente de l’impact potentiel de leur avancée, l’équipe a déposé plusieurs demandes de brevet connexes.