Группа учёных из Городского колледжа Нью-Йорка сообщила о замеченном сильном магнитооптическом отклике. Магнитный материал буквально впитывал свет, вступая с ним в реакцию на порядки сильнее, чем было известно до этого. Обнаруженное свойство обещает привести к созданию магнитных лазеров и новых систем для записи данных, основанных не на привычном магнитоэлектрическом взаимодействии, а на магнитооптическом.
Пойманный в ловушку в магнитном материале свет. Художественное представление. Источник изображения: City College of New York
В своём эксперименте учёные изучали свойства магнитных ван-дер-ваальсовых материалов. Конкретно — слоистый полупроводниковый магнитный материал CrSBr. Подобные обычно состоящие из двумерных слоёв материалы за счёт вкрапления магнитных элементов обладают внутренней магнитной структурой и способны демонстрировать интересные квантовые свойства. Образец не разочаровал. При наложении внешнего магнитного поля он настолько сильно прореагировал на световой импульс в ближней инфракрасной области, что это отразилось в изменении цвета материала.
Но структура материала может реагировать на свет сама по себе. В представленных материалах возникают квазичастицы экситоны, которые связаны как с материалом, так и способны реагировать на фотоны. Обычно такие взаимодействия очень и очень слабы, но в случае с экспериментальным образцом внутренняя структура магнита как бы улавливала входящий световой импульс и проявляла на него сильную реакцию.
Как показали эксперименты, оптический отклик этого материала на магнитные явления на порядки сильнее, чем в обычных магнитах. «Поскольку свет переотражается внутри магнита, взаимодействие между ними действительно усиливается, — сказал доктор Флориан Дирнбергер, ведущий автор исследования. — Например, при наложении внешнего магнитного поля отражение света в ближней инфракрасной области изменяется настолько сильно, что материал практически меняет свой цвет. Это довольно сильный магнитооптический отклик».
«Технологические применения магнитных материалов сегодня в основном связаны с магнитоэлектрическими явлениями. — Рассказал соавтор исследования Цзямин Куань (Jiamin Quan). — Учитывая столь сильное взаимодействие между магнетизмом и светом, мы можем надеяться на создание магнитных лазеров и пересмотреть старые концепции оптически управляемой магнитной памяти».