Studija u Scientific Reports pokazuje da magnetski deo svetlosti značajno utiče na atomske spinove — oko 17% u vidljivom spektru i do 75% u infracrvenom (do 1.300 nm). Autori Benjamin Assouline i Amir Capua koriste LLG model na terbijum-galijum-garnetu (TGG) i opisuju efekat kao "magnetni obrtni moment" sličan statičkom magnetnom polju. Otkriće otvara mogućnosti za novu kontrolu spinova i potencijalne primene u senzorima i memorijskim tehnologijama.
Skrivene magnetske osobine svetlosti otkrivene — magnetni uticaj na atomske spinove do 75%
Novo istraživanje pokazuje da magnetski deo elektromagnetnog talasa (svetlosti) ima znatan, prethodno potcenjen uticaj na atomske spinove u materijalima. Studija iz Scientific Reports, koju su potpisali Benjamin Assouline i Amir Capua sa Hebrejskog univerziteta u Jerusalimu, otkriva da taj magnetski doprinos može činiti oko 17% pomeraja spinova u vidljivom spektru, a u infracrvenom regionu (do 1.300 nm) raste i do 75%.
Kratak istorijski kontekst
Veza između svetlosti i magnetizma poznata je od Faradejevog eksperimenta iz 1845. godine, koji je pokazao da magnetno polje može uticati na polarizaciju svetlosti — fenomen danas poznat kao Faradejev efekat. Iako je Faraday utvrdio da elektromagnetizam menja električna svojstva svetlosti, dugo se smatralo da je magnetni deo svetlosti u interakciji s materijom zanemarljiv.
Šta su autori otkrili
Assouline i Capua su primenili Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) jednačinu — standardni model za opis dinamike spinova — da bi pokazali kako oscilujuće elektromagnetno polje svetlosti može stvoriti efekat sličan statičkom magnetnom polju. Taj efekat su nazvali "magnetni obrtni moment" koji deluje na atomske spinove.
Teorijski model su testirali na materijalu terbijum-galijum-garnet (TGG), često korišćenom u eksperimentima koji ispituju Faradejev efekat. Prema rezultatima, magnetski deo svetlosti doprinosi oko 17% rotacije spinova u opsegu vidljive svetlosti, dok se u infracrvenom opsegu, pri talasnim dužinama do ~1.300 nm, doprinos penje do oko 75%.
„Statičko magnetno polje 'uvija' svetlost, a svetlost zauzvrat otkriva magnetska svojstva materijala,” rekao je Amir Capua. „Pokazali smo da magnetski deo svetlosti ima efekat prvog reda — iznenađujuće je aktivan u ovom procesu.”
Značaj i primena
Ovo otkriće znači da svetlost komunicira s materijom ne samo preko električnog, već i preko magnetskog polja, što je ranije bilo zanemareno. Prema rečima Igora Rozhanskog (Univerzitet u Mančesteru), ponovna procena magnetskog doprinosa može otvoriti nove načine za preciznu kontrolu atomske rotacije (spinova). Takva kontrola može biti važna za razvoj naprednih spintronika — senzora zasnovanih na spinovima, novih tipova memorijskih uređaja i drugih tehnologija koje koriste magnetska svojstva materijala.
Iako su rezultati teorijski i zasnovani na specifičnim materijalima (kao što je TGG), otkriće podstiče dalje eksperimentalne provere u drugim supstancama i regijama talasnih dužina. Ako se efekat pokaže jakim i u drugim materijalima, otvorit će se praktične mogućnosti za manipulisanje spinovima pomoću svetlosti bez korišćenja velikih statičkih magneta.
Zaključak
Ovo istraživanje obnavlja i produbljuje našu percepciju odnosa svetlosti i magnetizma, podsećajući da i posle vek i po od Faradejevih eksperimenata postoje neočekivane osobine koje možemo iskoristiti. Dalja istraživanja i eksperimenti pružiće jasniju sliku koliko je ovaj magnetni doprinos univerzalan i praktično primenljiv.
Pomozite nam da budemo bolji.
