Emprisonner la lumière à l'intérieur d'un métamatériau le rend 10x magnétique

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Cela pourrait ouvrir les portes à des technologies que nous pensions impossibles.

La vie moderne est rendue possible par l'électromagnétisme. Toute technologie que vous utilisez aujourd’hui utilise une propriété électromagnétique découverte par la physique au cours des siècles. Trouver de nouvelles façons de manipuler la lumière – qui fait partie du spectre électromagnétique – et le magnétisme permettra la création de technologies (en particulier dans le domaine quantique) que nous ne pouvons pas encore imaginer.

Pour explorer de nouvelles façons de contrôler cette force fondamentale de la nature, des scientifiques du City College de New York (CCNY) ont piégé la lumière dans un métamatériau magnétique et ont ainsi rendu le matériau lui-même 10 fois plus magnétique. Les résultats de l'étude ont été publiés cette semaine dans la revue Nature.

Le matériau utilisé était un semi-conducteur recouvert de chrome, de soufre et de brome et appartient à une classe connue sous le nom de matériaux magnétiques de Van der Waals (du nom du physicien théoricien néerlandais Johannes Diderik van der Waals). Ces matériaux contiennent des attributs que l’on ne trouve pas couramment dans les matériaux naturels, et les scientifiques commencent seulement à comprendre leurs applications possibles.

Ce matériau de Van der Waals a surtout la capacité de créer des quasiparticules appelées excitons, qui interagissent avec la lumière et d’autres particules. Ce sont ces interactions optiques qui piègent la lumière et rendent le matériau si magnétique.

"Comme la lumière rebondit à l'intérieur de l'aimant, les interactions sont véritablement améliorées", a déclaré Florian Dirnberger du CCNY, auteur principal de l'étude, dans un communiqué de presse. « Pour donner un exemple, lorsque nous appliquons un champ magnétique externe, la réflexion de la lumière dans le proche infrarouge est tellement altérée que le matériau change fondamentalement de couleur. C'est une réponse magnéto-optique assez forte.

Une telle interaction entre la lumière et le magnétisme n’est pas courante, c’est pourquoi les chercheurs affirment que de nombreuses technologies magnéto-optiques nécessitent une détection sensible de la lumière. Mais ce nouveau matériau comble le fossé entre les deux et pourrait ouvrir la porte à des technologies que l’on croyait auparavant impossibles.

"Les applications technologiques des matériaux magnétiques sont aujourd'hui principalement liées aux phénomènes magnétoélectriques", a déclaré Jiamin Quan, co-auteur de l'étude, dans un communiqué. "Compte tenu de ces fortes interactions entre le magnétisme et la lumière, nous pouvons désormais espérer créer un jour des lasers magnétiques et reconsidérer les anciens concepts de mémoire magnétique à commande optique."

Darren vit à Portland, a un chat et écrit/édite sur la science-fiction et le fonctionnement de notre monde. Vous pouvez retrouver ses travaux précédents sur Gizmodo et Paste si vous cherchez suffisamment.

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