Ilmuwan menjebak cahaya di dalam magnet – membuka jalan bagi inovasi teknis

Para peneliti telah menemukan bahwa membatasi cahaya dalam bahan magnetik tertentu dapat sangat memperkuat sifatnya, memberikan inovasi potensial seperti laser magnetik dan perspektif baru pada memori magnetik yang dikontrol secara optik.

Sebuah studi terobosan oleh Vinod M Menon dan timnya di City College of New York mengungkapkan bahwa menjebak cahaya di dalam material magnetik dapat sangat meningkatkan sifat intrinsiknya. Peningkatan interaksi fotonik dalam magnet ini membuka jalan bagi inovasi dalam laser magnetik, perangkat memori magneto-optik, dan bahkan dalam aplikasi teleportasi kuantum yang baru muncul.

Sebagaimana dirinci dalam artikel baru mereka yang diterbitkan 16 Agustus di jurnal alamMenon dan timnya menyelidiki sifat-sifat magnet berlapis yang menampung rangsangan yang sangat berkorelasi — partikel semu dengan interaksi fotonik yang sangat kuat. Karena itu, materi mampu menjebak cahaya — dengan sendirinya. Seperti yang ditunjukkan eksperimen mereka, respons optik material ini terhadap fenomena magnetik lebih kuat daripada magnet biasa.

Cahaya yang terperangkap di dalam kristal magnetik dapat sangat meningkatkan interaksi magneto-optiknya. Kredit: Rezlind Bushati

“Karena cahaya memantul bolak-balik di dalam magnet, interaksinya benar-benar meningkat,” kata Dr. Florian Dernberger, penulis utama studi tersebut. “Sebagai contoh, saat kita menerapkan medan magnet luar, pantulan cahaya inframerah-dekat banyak berubah, dan material pada dasarnya berubah warna. Ini adalah respons magneto-optik yang sangat kuat.”

“Biasanya, cahaya tidak bereaksi kuat terhadap magnetisme,” kata Menon. “Inilah sebabnya mengapa aplikasi teknologi berdasarkan efek magneto-optik sering membutuhkan penerapan skema deteksi optik yang sensitif.”

Tentang bagaimana kemajuan dapat bermanfaat bagi orang biasa, rekan penulis studi Jimin Kwan mencatat: “Aplikasi teknologi bahan magnetik saat ini sebagian besar terkait dengan fenomena elektromagnetik. Mengingat interaksi yang kuat antara magnet dan cahaya ini, sekarang kita dapat berharap suatu hari dapat membuat laser.” magnetik dan kita dapat meninjau kembali gagasan lama tentang memori magnetik yang dikontrol secara optik.”

Referensi: “Optik Magnetik dalam Magnet Van der Waals Disetel oleh Polaritas Self-Hybridized” oleh Florian Dernberger, Jimin Cowan, Rislind Bouchaty, Jeffrey M. Dederich, Matthias Florian, Julien Klein, Ksenia Musina, Zdenek Sofer, Xiaodong Xu dan Akashdeep. Kamra, Francisco J. García-Vidal, Andrea Alù, dan Vinod M. Menon, 16 Agustus 2023, Tersedia di sini. alam.
DOI: 10.1038/s41586-023-06275-2

Rislind Bushati, seorang mahasiswa pascasarjana di kelompok Menon, juga berkontribusi dalam pekerjaan eksperimental tersebut.

Studi, yang dilakukan bekerja sama erat dengan Andrea Alù dan kelompoknya di CUNY Center for Advanced Science Research, adalah hasil dari kolaborasi internasional yang besar. Eksperimen yang dilakukan di CCNY dan ASRC dilengkapi dengan pengukuran yang dilakukan Universitas Washington Dalam koleksi Profesor Xiaodong Xu oleh Dr. Jeffrey Diederich. Dukungan teoretis diberikan oleh Dr. Akashdeep Kamra dan Profesor Francisco J. Garcia Vidal dari Autonomous University of Madrid dan Dr. Matias Florian dari University of Michigan. Materi dikembangkan oleh Prof. Zdenek Sofer dan Kseniia Mosina di UCT Praha dan proyek ini didukung oleh Dr. Julian Klein di Institut Teknologi Massachusetts. Pekerjaan di CCNY didukung oleh Kantor Riset Ilmiah Angkatan Udara AS, National Science Foundation (NSF) – Divisi Riset Material, dan NSF CREST IDEALS Center, DarpaYayasan Riset Jerman.