La luz láser induce comportamiento cuántico a temperatura ambiente
Por primera vez se ha logrado demostrar cómo la luz láser puede inducir un comportamiento cuántico a temperatura ambiente y hacer magnéticos los materiales no magnéticos.
El potencial de la tecnología cuántica es enorme, pero hoy en día se limita en gran medida a los entornos extremadamente fríos de los laboratorios.
Se espera que el nuevo avance allane el camino para computadoras, transferencia de información y almacenamiento de datos más rápidos y con mayor eficiencia energética, según los científicos que lo han llevado a cabo.
De particular interés para los científicos en este campo son las propiedades peculiares y extrañas de las partículas cuánticas, que se desvían completamente de las leyes de la física clásica y pueden hacer que los materiales sean magnéticos o superconductores.
Al aumentar la comprensión de exactamente cómo y por qué surgen este tipo de estados cuánticos, el objetivo es poder controlar y manipular materiales para obtener propiedades de la mecánica cuántica.
Hasta ahora, los investigadores sólo han podido inducir comportamientos cuánticos, como el magnetismo y la superconductividad, a temperaturas extremadamente frías. Por tanto, el potencial de la investigación cuántica todavía está limitado a los entornos de laboratorio.
Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Estocolmo y el Instituto Nórdico de Física Teórica (NORDITA) en Suecia, la Universidad de Connecticut y el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC en EE.UU., el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Tsukuba, Japón, el Elettra-Sincrotrone Trieste , la Universidad "Sapienza" de Roma y la Universidad Ca' Foscari de Venecia en Italia, es el primero en el mundo que demuestra en un experimento cómo la luz láser puede inducir magnetismo en un material no magnético a temperatura ambiente.
En el estudio, publicado en Nature, los investigadores sometieron el material cuántico titanato de estroncio a rayos láser cortos pero intensos de una longitud de onda y polarización peculiares, al magnetismo inducido.
"La innovación de este método radica en el concepto de dejar que la luz mueva los átomos y electrones de este material en movimiento circular, para generar corrientes que lo hagan tan magnético como el imán de un refrigerador. Hemos podido hacerlo desarrollando una nueva fuente de luz en el infrarrojo lejano con una polarización en forma de sacacorchos", afirma en un comunicado el líder de la investigación Stefano Bonetti de la Universidad de Estocolmo y de la Universidad Ca' Foscari de Venecia.
"Esta es la primera vez que hemos podido inducir y ver claramente cómo el material se vuelve magnético a temperatura ambiente en un experimento. Además, nuestro enfoque permite fabricar materiales magnéticos a partir de muchos aislantes, cuando los imanes normalmente están hechos de metales. A largo plazo, esto abre la puerta a aplicaciones completamente nuevas en la sociedad".
El método se basa en la teoría de la "multiferroicidad dinámica", que predice que cuando los átomos de titanio se "agitan" con luz polarizada circularmente en un óxido a base de titanio y estroncio, se formará un campo magnético. Pero sólo ahora la teoría podrá confirmarse en la práctica. Se espera que el avance tenga amplias aplicaciones en varias tecnologías de la información.
"Esto abre la puerta a interruptores magnéticos ultrarrápidos que pueden usarse para una transferencia de información más rápida y un almacenamiento de datos considerablemente mejor, y a computadoras que son significativamente más rápidas y más eficientes energéticamente", dice Alexander Balatsky, profesor de física en NORDITA.
De hecho, los resultados del equipo ya se han reproducido en varios otros laboratorios, y una publicación en el mismo número de Nature demuestra que este método se puede utilizar para escribir y, por tanto, almacenar información magnética. Se ha abierto un nuevo capítulo en el diseño de nuevos materiales utilizando la luz.