В обычных условиях для изменения полярности ферромагнетика (направления его магнитного поля) материал необходимо нагреть выше критической температуры, чтобы тепловое движение разориентировало спины электронов, а затем охладить, позволив им выстроиться в новом направлении. Однако команде физиков из Базельского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха удалось добиться переориентации спинов без какого-либо нагрева, посредством одного только лазерного света, пишет EurekAlert.

«Наш основной результат заключается в том, что мы смогли изменть коллективную ориентацию спинов при помощи лазерного импульса», — пояснил Оливье Юбер, один из исследователей. Несколько лет назад подобное переключение удавалось осуществить для отдельных электронов, но теперь команда добилась изменения полярности всего ферромагнетика в целом.

Для экспериментов ученые использовали особый материал, состоящий из двух сверхтонких слоев органического полупроводника — дителлурида молибдена. Слои были слегка повернутых друг относительно друга. В таких муаровых структурах могут формироваться устойчивые топологические состояния, которые не подвержены изменению простой деформацией.

В предложенном материале электроны можно переключать между двумя топологическими состояниями: непроводящим и проводящим электрический ток. Примечательно, что в обоих состояниях сильные взаимодействия между электронами заставляют их спины выстраиваться параллельно, превращая материал в ферромагнетик.

Лазерный импульс можно использовать для «рисования» новых границ внутри материала, определяя области, где будет существовать топологическое ферромагнитное состояние. Этот процесс можно повторять многократно, что позволяет динамически управлять как топологическими, так и магнитными свойствами материала.

Исследователи полагают, что в будущем смогут использовать этот метод для оптической записи произвольных и адаптируемых топологических схем на чипе. Такой подход должен привести к созданию миниатюрных интерферометров для измерения чрезвычайно слабых электромагнитных полей, а также проложить путь к принципиально новым типам перепрограммируемой электроники.

Группа исследователей из США представила компактное, полностью интегрированное устройство, генерирующее стабильную частотную гребенку с очень широкой полосой пропускания. Разработка позволяет создавать более точные системы мониторинга окружающей среды.