Luz gera onda de som que grava dados magneticamente

Com informações da Universidade Radboud - 28/04/2014

Representação artística de ondas sonoras desencadeadas em um material com a ajuda de um pulso de laser de femtossegundos.
[Imagem: D. Afanasiev]

Acoplamento luz-magnetismo

É possível fazer um acoplamento eficaz entre o magnetismo e a luz, bastando para isso usar um mediador inusitado: o som.

Este fenômeno recém-descoberto poderá ser a chave para a gravação magnética de dados por meio da luz.

"Isso significa que o acoplamento da luz com o magnetismo é muito eficaz e estamos chegando perto do nosso sonho - gravar informações magneticamente com a ajuda da luz," disse Alexey Kimel, líder da equipe que inclui pesquisadores da Universidade de Radboud (Holanda) e Universidade Nacional Taurida (Crimeia).

O mecanismo é diferente de outro descoberto quase simultaneamente, que envolve o uso de um LED para ler dados gravados em memórias orgânicas - na verdade, é o seu complemento direto, com um trabalhando na leitura e outra na gravação.

Controlar o estado magnético de um material com o auxílio de luz pode ser o melhor modo de desenvolver uma nova geração de dispositivos de armazenamento de dados magnéticos - que não perdem os dados na ausência de energia, como os discos rígidos.

O problema, até agora, era encontrar um mecanismo eficaz para controlar o magnetismo opticamente.

Surfe magnético

De acordo com a mecânica quântica, o efeito mais forte na interação luz-matéria é o efeito do campo elétrico da luz sobre os elétrons, o que sugere que pelo menos uma parte da magnetização deve ser conservada.

O fato de que uma onda de som pode efetivamente se acoplar à magnetização é bem conhecido.

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Inesperadamente, a equipe descobriu que o som lançado opticamente em uma frequência f é acompanhado por uma resposta da magnetização nas frequências f, 2f e 3f.

Esse fenômeno é chamado anarmonicidade - qualquer pêndulo se torna anarmônico se seus desvios do equilíbrio se tornam muito grandes.

"O fato de que as oscilações da magnetização induzidas por laser são anarmônicas é muito intrigante," disse Kimel.

O método de controlar opticamente o magnetismo, além de muito eficaz, é bastante simples: pulsos intensos e ultracurtos (menos de 100 femtossegundos) de laser excitam os elétrons no material magnético a tal ponto que as nuvens de elétrons energizados empurram os átomos, colocando-os em movimento e gerando uma onda sonora, que altera o estado de magnetização do material.

A magnetização efetivamente "surfa" nas ondas sonoras geradas pelos pulsos de laser.

O efeito foi observado no borato de ferro, um material muito semelhante à hematita, por sua vez um dos ímãs mais baratos que existem.

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