Banbrytande fysiker från Köpenhamns universitet och Nanyang Technological University i Singapore har upptäckt ett sätt att få icke-magnetiska material att göra sig magnetiska genom laserljus. Fenomenet kan också användas för att förse många andra material med nya egenskaper.

Materialens inneboende egenskaper härrör från deras kemi - från de typer av atomer som finns och hur de är ordnade. Dessa faktorer avgör, till exempel, hur väl ett material kan leda elektricitet eller om det är magnetiskt eller inte. Därför, den traditionella vägen för att ändra eller uppnå nya materialegenskaper har varit genom kemi.

Nu, ett par forskare från Köpenhamns universitet och Nanyang Technological University i Singapore har upptäckt en ny fysisk väg till omvandling av materialegenskaper:när de stimuleras av laserljus, en metall kan transformera sig inifrån och plötsligt förvärva nya egenskaper.

"För några år, Vi har tittat på hur man kan förvandla egenskaper hos en materia genom att bestråla den med vissa typer av ljus. Det nya är att vi inte bara kan ändra egenskaperna med hjälp av ljus, vi kan få materialet att förändra sig själv, från insidan ut, och komma in i en ny fas med helt nya fastigheter. Till exempel, en icke-magnetisk metall kan plötsligt förvandlas till en magnet, "förklarar docent Mark Rudner, en forskare vid Köpenhamns universitet Niels Bohr Institute.

Han och kollegan Justin Song från Nanyang Technological University i Singapore gjorde upptäckten som nu publiceras i Naturfysik . Tanken att använda ljus för att omvandla materialets egenskaper är inte ny i sig. Men fram till nu, forskare har bara kunnat manipulera de egenskaper som redan finns i ett material. Att ge en metall sitt eget "separata liv, "låter den generera sina egna nya fastigheter, har aldrig setts förut.

Genom teoretisk analys, forskarna har lyckats bevisa att när en icke-magnetisk metallisk skiva bestrålas med linjärt polariserat ljus, cirkulerande elektriska strömmar och därmed kan magnetism spontant dyka upp i skivan.

Forskare använder så kallade plasmoner (en typ av elektronvåg) som finns i materialet för att ändra dess inneboende egenskaper. När materialet bestrålas med laserljus, plasmoner i metallskivan börjar rotera antingen medurs eller moturs. Dock, dessa plasmoner ändrar kvantelektronisk struktur för ett material, som samtidigt förändrar sitt eget beteende, katalysera en återkopplingsslinga. Återkoppling från plasmonernas inre elektriska fält får så småningom plasmonerna att bryta materialets inneboende symmetri och utlösa en instabilitet mot självrotation som får metallen att bli magnetisk.

Teknik kan producera fastigheter "på begäran"

Enligt Mark Rudner, de nya teorierna öppnar ett helt nytt tänkande och troligtvis, ett brett spektrum av applikationer:

"Det är ett exempel på hur interaktionen mellan ljus och material kan användas för att producera vissa egenskaper i ett material" on demand ". Det banar också vägen för en mängd användningsområden, eftersom principen är ganska allmän och kan fungera på många typer av material. Vi har visat att vi kan omvandla ett material till en magnet. Vi kanske också kan ändra det till en superledare eller något helt annat, "säger Rudner. Han tillägger:

"Du kan kalla det 2000 -talets alkemi. På medeltiden, människor fascinerades av möjligheten att omvandla bly till guld. I dag, Vi strävar efter att få ett material att bete sig som ett annat genom att stimulera det med en laser. "

Bland möjligheterna, Rudner föreslår att principen kan vara användbar i situationer där man behöver ett material för att växla mellan att bete sig magnetiskt och inte. Det kan också vara användbart inom opto-elektronik-där, till exempel, ljus och elektronik kombineras för fiber-internet och sensorutveckling.

Forskarnas nästa steg är att utöka katalogen över fastigheter som kan ändras på analoga sätt, och för att stimulera deras experimentella undersökning och användning.