Физики связали магнетизм и плазмонику

Исследователи из финского университета Аальто открыли новый способ сочетания плазмонных и магнитооптических эффектов. Авторы публикации в журнале Nature экспериментально показали, что используя упорядоченные массивы магнитных наноточек можно с высокой точностью контролировать поляризацию отраженного от них света.

Связь между светом и магнетизмом в ферромагнетиках возникает в результате квантовомеханических взаимодействий. Магнитооптические эффекты изменяют такие свойства, как оси поляризации или интенсивность света.

В своей работе исследователи использовали явление поверхностных резонансов решетки, при котором весь массив наночастиц, подобно антенной решетке, излучает синхронно. Такой эффекта возможен если расстояние между магнитными наноантеннами соответствует длине волны падающего света.

В периодических массивах наночастицы сильно взаимодействуют между собой и создают коллективные колебания. Ранее такое поведение было исследовано группой квантовой динамики (QD) Университета Аальто для наночастиц благородных металлов. В новой работе сотрудники QD, а также группы наномагнетизма и спинтроники (NanoSpin), показали, что такие коллективные осцилляции могут наблюдаться и в магнитных материалах.

До сих пор применение оптических свойств ферромагнетиков сдерживалось их высоким сопротивлением, делавшим невозможным плазмонный резонанс, сравнимый с наблюдаемым в благородных металлах. Авторы смогли устранить эту проблему упорядочив наночастицы в массивах и использовав преимущества коллективных колебаний. Поверхностные резонансы решетки усиливают изменение поляризации в ферромагнитных материалах, так называемый магнитооптический эффект Керра.

Главный результат исследования заключается в том, что оптимальные частоты (цвет) световой волны для чисто оптического и магнитооптического эффектов могут отличаться. Разделение этих сигналов достигалось выбором разных периодов для решетки наночастиц в перпендикулярных направлениях.

Достижение финских ученых открывает новое направление в исследованиях связи света и магнетизма в наномасштабе и будет способствовать повышению чувствительности оптических компонентов для телекоммуникаций и биосенсоров.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365