بینش های جدید در مورد نحوه تعامل نور با آهنربا برای حسگرها و فناوری های حافظه بهتر

پروفسور امیر کاپوا، رئیس آزمایشگاه اسپینترونیک در مؤسسه فیزیک کاربردی و مهندسی برق در دانشگاه عبری اورشلیم، از پیشرفت بزرگی در زمینه برهمکنش‌های نور- مغناطیس خبر داد. کشف غیرمنتظره این تیم مکانیسمی را نشان می‌دهد که توسط آن یک پرتو لیزر نوری حالت مغناطیسی را در جامدات کنترل می‌کند و نویدبخش کاربردهای ملموس در سراسر صنایع است.

«این پیشرفت نشان دهنده یک تغییر الگو پروفسور کاپوا گفت: در درک ما از تعامل بین نور و مواد مغناطیسی، این راه را برای فناوری حافظه با سرعت بالا و کنترل نور، به ویژه حافظه با دسترسی تصادفی مغناطیسی مقاومتی (MRAM) و توسعه نوآورانه حسگرهای نوری هموار می کند. در واقع، این کشف نشانه یک جهش بزرگ در درک ما از دینامیک مغناطیس نور است.”

این تحقیق با آشکار کردن جنبه مغناطیسی نادیده گرفته شده نور، که معمولاً به دلیل واکنش کندتر آهنرباها در مقایسه با رفتار سریع تابش نور، کمتر مورد توجه قرار می گیرد، تفکر متعارف را به چالش می کشد.

از طریق تحقیقات خود، این تیم درک جدیدی را نشان داد: مؤلفه مغناطیسی یک موج نوری با نوسان سریع دارای توانایی کنترل آهنرباها، تعریف مجدد اصل روابط فیزیکی است. جالب توجه است، یک رابطه ریاضی ابتدایی شناسایی شده است که قدرت برهمکنش را توصیف می کند و دامنه میدان مغناطیسی نور، فرکانس آن و جذب انرژی ماده مغناطیسی را مرتبط می کند.

این کشف ارتباط نزدیکی با حوزه فناوری کوانتومی و اصول ترکیبی از دو جامعه علمی دارد که تاکنون همپوشانی کمی با هم داشته اند. “ما با استفاده از اصولی که به خوبی در داخل کشور تثبیت شده اند به این درک رسیدیم محاسبات کوانتومی و جوامع اپتیک کوانتومی، اما در جوامع اسپینترونیک و مغناطیس کمتر است.

برهمکنش بین مواد مغناطیسی و تشعشع به خوبی مشخص می شود که این دو در تعادل کامل باشند. با این حال، وضعیتی که در آن هم تشعشع و هم مواد مغناطیسی خارج از تعادل وجود دارد، تاکنون به طور جزئی توضیح داده شده است.

این رژیم غیرتعادلی در قلب اپتیک کوانتومی و فناوری‌های محاسباتی کوانتومی قرار دارد. از مطالعه ما در مورد این رژیم غیرتعادلی در مواد مغناطیسیدر حالی که اصول فیزیک کوانتومی را به عاریت گرفته‌ایم، از این درک اساسی حمایت کردیم که آهنرباها حتی می‌توانند به مقیاس‌های زمانی کوتاه نور پاسخ دهند. علاوه بر این، این تعامل بسیار معنادار و مؤثر است.

Capua توضیح داد: «یافته‌های ما می‌تواند نتایج تجربی مختلفی را که در 2 تا 3 دهه گذشته گزارش شده‌اند توضیح دهد.

پروفسور کاپوا گفت: “این کشف پیامدهای گسترده ای دارد، به ویژه در زمینه ثبت داده ها با استفاده از نور و نانومغناطیس.” “این به تحقق بالقوه MRAM نوری بسیار سریع و کم مصرف و یک تغییر لرزه ای در ذخیره سازی و پردازش اطلاعات در بخش ها اشاره دارد.”

علاوه بر این، همزمان با این کشف، تیم یک حسگر تخصصی را معرفی کرد که قادر به تشخیص بخش مغناطیسی نور بود. برخلاف سنسورهای سنتی، این طراحی پیشرفته انعطاف‌پذیری و یکپارچگی را در برنامه‌های مختلف ارائه می‌کند و به طور بالقوه انقلابی در طراحی حسگرها و مدارهایی ایجاد می‌کند که از نور به طرق مختلف استفاده می‌کنند.

این تحقیق توسط Benjamin Assoulin، Ph.D. نامزد در آزمایشگاه اسپینترونیکس، که نقشی حیاتی در این کشف داشت. با درک تأثیر بالقوه پیشرفت آنها، تیم برای چندین پتنت مرتبط درخواست داد.