Conexión hasta ahora desconocida entre luz y magnetismo

Unos científicos han descubierto una conexión hasta ahora desconocida entre la luz y el magnetismo. El hallazgo podría revolucionar cómo se almacenan datos digitales y cómo se construyen ciertos dispositivos, en diversos campos industriales.

Benjamin Assouline y Amir Capua, ambos del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada, adscrito a la Universidad Hebrea de Jerusalén en Israel, han descubierto un mecanismo por el cual un rayo láser en la banda óptica controla el estado magnético en sólidos.

A través de su investigación, el equipo descubrió que el componente magnético de una onda luminosa que oscila rápidamente posee la capacidad de controlar imanes. Curiosamente, se identificó una relación matemática elemental que describe la fuerza de la interacción y vincula la amplitud del campo magnético de la luz, su frecuencia y la absorción de energía del material magnético.

El descubrimiento está estrechamente vinculado al ámbito de las tecnologías cuánticas y combina principios de dos comunidades científicas que hasta ahora se solapaban poco: "Hemos llegado a esta conclusión utilizando principios que están bien establecidos en la comunidad de la computación cuántica y en la comunidad de la óptica cuántica, pero no tanto en la de la espintrónica y en la del magnetismo", explica Capua.

La interacción entre un material magnético y la radiación está bien establecida cuando ambos se encuentran en perfecto equilibrio. Sin embargo, la situación en la que hay radiación y un material magnético que no están en equilibrio se ha descrito hasta ahora muy parcialmente. Este régimen de desequilibrio es el núcleo de la óptica cuántica y las tecnologías de computación cuántica. “A partir de nuestro examen de este régimen de falta de equilibrio en materiales magnéticos, y tomando prestados principios de la física cuántica, hemos determinado que los imanes pueden incluso responder a las cortas escalas de tiempo de la luz. Además, la interacción resulta ser muy significativa y eficiente. "Nuestros descubrimientos pueden explicar una serie de resultados experimentales desconcertantes de los que se ha informado en las últimas 2 o 3 décadas", explica Capua.

Recreación artística de una de las aplicaciones prácticas del nuevo hallazgo: aprovechar haces ópticos para la grabación magnética. (Ilustración: Amir Capua)

"El descubrimiento marca un cambio de paradigma en el conocimiento de la interacción entre la luz y los materiales magnéticos", enfatiza Capua. "Esto abre el camino hacia el desarrollo de tecnologías para la memoria de alta velocidad y controlada por luz en ordenadores.

Además de hacer el descubrimiento, los autores del estudio también han preparado y probado un sensor especializado capaz de detectar la parte magnética de la luz.

Assouline y Capua exponen los detalles técnicos de estos logros en la revista académica Physical Review Research, bajo el título “Helicity-dependent optical control of the magnetization state emerging from the Landau-Lifshitz-Gilbert equation”. (Fuente: NCYT de Amazings)