Eletrônica

Luz gera onda de som que grava dados magneticamente

Luz gera onda de som que grava dados magneticamente
Representação artística de ondas sonoras desencadeadas em um material com a ajuda de um pulso de laser de femtossegundos.[Imagem: D. Afanasiev]

Acoplamento luz-magnetismo

É possível fazer um acoplamento eficaz entre o magnetismo e a luz, bastando para isso usar um mediador inusitado: o som.

Este fenômeno recém-descoberto poderá ser a chave para a gravação magnética de dados por meio da luz.

"Isso significa que o acoplamento da luz com o magnetismo é muito eficaz e estamos chegando perto do nosso sonho - gravar informações magneticamente com a ajuda da luz," disse Alexey Kimel, líder da equipe que inclui pesquisadores da Universidade de Radboud (Holanda) e Universidade Nacional Taurida (Crimeia).

O mecanismo é diferente de outro descoberto quase simultaneamente, que envolve o uso de um LED para ler dados gravados em memórias orgânicas - na verdade, é o seu complemento direto, com um trabalhando na leitura e outra na gravação.

Controlar o estado magnético de um material com o auxílio de luz pode ser o melhor modo de desenvolver uma nova geração de dispositivos de armazenamento de dados magnéticos - que não perdem os dados na ausência de energia, como os discos rígidos.

O problema, até agora, era encontrar um mecanismo eficaz para controlar o magnetismo opticamente.

Surfe magnético

De acordo com a mecânica quântica, o efeito mais forte na interação luz-matéria é o efeito do campo elétrico da luz sobre os elétrons, o que sugere que pelo menos uma parte da magnetização deve ser conservada.

O fato de que uma onda de som pode efetivamente se acoplar à magnetização é bem conhecido.

Inesperadamente, a equipe descobriu que o som lançado opticamente em uma frequência f é acompanhado por uma resposta da magnetização nas frequências f, 2f e 3f.

Esse fenômeno é chamado anarmonicidade - qualquer pêndulo se torna anarmônico se seus desvios do equilíbrio se tornam muito grandes.

"O fato de que as oscilações da magnetização induzidas por laser são anarmônicas é muito intrigante," disse Kimel.

O método de controlar opticamente o magnetismo, além de muito eficaz, é bastante simples: pulsos intensos e ultracurtos (menos de 100 femtossegundos) de laser excitam os elétrons no material magnético a tal ponto que as nuvens de elétrons energizados empurram os átomos, colocando-os em movimento e gerando uma onda sonora, que altera o estado de magnetização do material.

A magnetização efetivamente "surfa" nas ondas sonoras geradas pelos pulsos de laser.

O efeito foi observado no borato de ferro, um material muito semelhante à hematita, por sua vez um dos ímãs mais baratos que existem.

Bibliografia:

Laser Excitation of Lattice-Driven Anharmonic Magnetization Dynamics in Dielectric FeBO3
D. Afanasiev, I. Razdolski, K. M. Skibinsky, D. Bolotin, S. V. Yagupov, M. B. Strugatsky, A. Kirilyuk, Th. Rasing, A. V. Kimel
Physical Review Letters
Vol.: 112, 147403
DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.147403




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