Ученые находят способ превращения цветных металлов в магниты с помощью лазерного излучения

Магнетизм может самопроизвольно возникнуть в немагнитном металлическом диске, если он освещается линейно поляризованным светом. Исследователи теоретизируют новую технику для создания свойств материала «по требованию».

Магнетизм вызван электромагнитной силой. Это произведено движением электрически заряженных частиц, таких как электроны. Сила, действующая на заряженную частицу в магнитном поле, в первую очередь зависит от трех факторов - напряженности магнитного поля, скорости частицы и величины заряда.

Каждый материал обладает своим уникальным свойством, определяемым расположением его атомов. Например, расположение атомов в металле определяет, проявляет ли он изолирующее или проводящее поведение.

Но что если вы могли бы изменить это поведение вручную? Что если бы вы могли создать свойства материала «по требованию»?

Теперь международная команда физиков разработала методику, которая действительно могла бы сделать это возможным - их метод в принципе мог бы превращать немагнитные металлы в магниты с помощью лазерного излучения.

Они предположили, что магнетизм может самопроизвольно возникать в немагнитном металлическом диске, если он освещается линейно поляризованным светом (световая волна колеблется в одной плоскости), циркулирующими электрическими токами.

Изменение внутренних свойств материала

Исследователи выяснили, могут ли плазмоны (а также создаваемые ими колебательные электрические поля) использоваться для изменения свойств материала.

Плазмон - это квант плазменных колебаний. Это коллективное возбуждение электронной жидкости в куске проводящего материала. В оптических колебаниях свет состоит из фотонов; аналогично плазменные колебания состоят из плазмонов.

Обычно плазмоны движутся и колеблются в том же направлении, что и движущее поле (например, направление поляризации светового поля). Однако исследователи обнаружили, что плазмоны в немагнитном металлическом диске могут также самопроизвольно вращаться в любом направлении, если световое излучение достаточно мощное.

Внутренние поля плазмонов изменяют как структуру электронных зон материала, так и сам плазмон, делая плазмон киральным (симметричным таким образом, что соединение и его зеркальное отображение не накладываются друг на друга).

Киральное движение плазмона формировало намагниченность, делая диск из цветного металла магнитным.

Ключевыми наблюдениями в этом теоретическом исследовании является то, что мощные плазмонные осциллирующие электрические поля способны изменять динамику электронов в материале. Если этот эксперимент будет реализован экспериментально, он откроет множество потенциальных применений для разнообразных высококачественных плазмонных материалов, включая графен.

Чем он отличается от других исследований

В последние годы идея изменения свойств материала с помощью лазерного излучения привлекла большое научное внимание. Однако в большинстве опубликованных работ описаны методы улучшения свойств, которые уже присутствовали в материале. Некоторые исследования также показывают, как материал может придавать свойства, присутствующие при облучении светом.

Новый подход, с другой стороны, более продвинутый: плазмоны могут получить новые свойства, которых не было ни в световом поле, которое им управляло, ни в металле, в котором находятся плазмоны.

В целом, эта работа открывает новые двери для использования лазерного света и электромагнитных полей в металлах для создания свойств материала по требованию.