Команда ученых под руководством специалистов из Ланкастерского университета (Великобритания) исследовала влияние сверхкоротких электромагнитных импульсов на намагниченность внутри твердых материалов. Эти импульсы кратковременно нарушают магнитный порядок, заставляя спины отклоняться от своего первоначального направления.

Магнетизм начинается с электронов. Поскольку электроны вращаются вокруг ядра и вращаются вокруг своей оси, каждый из них действует как крошечный магнит, известный как спин. Совокупное поведение этих спинов определяет магнитное направление материала. В твердых телах электроны взаимодействуют друг с другом и с соседними атомами, из-за чего направления спинов определенным образом фиксируются.

Свет может влиять как на электронные орбитали, так и на спины. Когда орбитальное движение сильно связано со спином, отклик становится намного сильнее. Исследователи показали, что такая связь позволяет свету более эффективно передавать угловой момент. Этот механизм обеспечивает быстрое управление намагниченностью. При достаточном контроле намагниченность может смещаться далеко от равновесия, а в некоторых случаях — даже полностью изменить направление.

Исследователи протестировали два магнитных материала, сообщает IE. Каждый обладал схожими свойствами, но отличался структурой электронных орбиталей. Орбитали описывают движение электронов вокруг атомного ядра. После облучения материалов сверхбыстрым светом ученые проанализировали результирующее магнитное состояние и обнаружили существенную разницу в силе реакции каждого материала.

В одном случае эффект усилился благодаря взаимодействию между орбитальным движением и спином электрона. Световой импульс вызвал отклонение спина в десять раз больше, чем в материале, в котором это взаимодействие отсутствовало.

Результат доказывает, что орбитальное движение играет ключевую роль в управлении магнитным полем. Кроме того, исследование открывает путь к эффективному способу управления намагниченностью с помощью одного только света.

Магнитные материалы остаются центральным элементом современных технологий. Дата-центры используют их для хранения информации, смартфоны и компьютеры — для навигации и позиционирования. Улучшенное управление магнитами может сделать эти системы быстрее и экономнее. Кроме того, световые технологии снижают потери тепла и энергии, связанные с электрическим током.

Ученые из США впервые экспериментально подтвердили существование квантового спин-жидкостного состояния — новой формы магнетизма, предсказанной теоретически почти 50 лет назад. Это смесь двух основных форм магнетизма: ферромагнетизма и антиферромагнетизма.