Forskningsprojekt finansierat av Europeiska Vetenskapsrådet genom ERC Starting Grant.
Detta projekt syftar till att uppnå ett nytt och mer effektivt sätt att kontrollera ultrasnabba magnetiska fenomen genom att utnyttja vridna plasmoner på femtosekundstidsskalor.
Att utnyttja vridet ljus (ljus som bär orbitalt röreslsemängdsmoment) på nanoskalan och dess interaktion med magnetism kan revolutionera hur vi kodar och bearbetar information. Faktum är att vridna elektromagnetiska fält kan möjliggöra en överlägsen kontroll över elektronernas rörelse och deras spinn jämfört med cirkulärt polariserat ljus. Ännu har dock en tydlig demonstration av att det är möjligt att påverka magnetism med vridet ljus inte etablerats.
Den största utmaningen är att hitta en metod för att generera elektromagnetiska fält på nanoskalan som bär orbitalt rörelsemängdsmoment, vilket kan utnyttjas för att driva magnetism med extrem (några nanometer) rumslig upplösning, på tidsskalan (några tiotals femtosekunder) av de grundläggande magnetiska interaktionerna (utbyte och spinn-ban-koppling) som är ansvariga för den magnetiska ordningen i materia. Denna egenskap är avgörande för utvecklingen av ultrasnabba opto-magnetiska tillämpningar inom spinntronik, där ett huvudmål är den koherenta kontrollen av magnetiska bitar på nanoskalan.
I MagneticTWIST tar vi oss an denna utmaning och föreslår vägen mot nanoskala kontroll av ultrasnabba magnetiska fenomen genom att utnyttja vridna plasmoner, det vill säga plasmonpolaritoner (ljusinducerade koherenta kollektiva svängningar av fria elektroner i metaller) som bär orbitalt rörelsemängdsmoment och drivs av femtosekundljuspulser. Denna strategi kommer att möjliggöra en koherent överföring av orbitalt rörelsemängdsmoment till de elektroniska spinn- och orbitala frihetsgraderna på nanoskalan.
På detta sätt kommer vi att avslöja nya typer av ljus-materia-interaktioner och nya typer av opto-magnetiska effekter, med en banbrytande inverkan på ultrasnabb magnetism, spintronik och ljusdriven elektronik. Utöver detta kommer MagneticTWIST att öppna en radikalt ny väg som möjliggör lagring och bearbetning av en oändlig mängd information på olika rumsliga och tidsmässiga nivåer, vilket också påverkar andra forskningsområden som kryptografi, artificiell intelligens och kvantteknologi.
