Сотрудники Института физики микроструктур – филиала ИПФ РАН совместно с коллегами из Университета Бордо (Франция) теоретически продемонстрировали, что циркулярно-поляризованное электромагнитное излучение способно индуцировать магнитный момент в сверхпроводниках. Предсказанное явление, называемое обратным эффектом Фарадея, может позволить в будущем создать оптически управляемые элементы вычислительной электроники, работающие в терагерцовом диапазоне частот.
Эскиз тонкого сверхпроводящего диска, излучаемого электромагнитной волной круговой поляризации с двумя различными поляризациями (σ±). Краевые токи, индуцированные излучением, создают магнитный момент диска (обратный эффект Фарадея).
© S. V. Mironov et al./Phys. Rev. Lett. 2022
Изучение механизмов генерации магнитного момента в твёрдых телах с помощью электромагнитного излучения на протяжении долгого времени остаётся одной из наиболее многообещающих задач физики конденсированного состояния. Возможность создавать магнитные состояния с помощью циркулярно-поляризованной электромагнитной волны (обратный эффект Фарадея) была впервые предсказана в работе Л. П. Питаевского ещё в 1961 году, а затем экспериментально продемонстрирована в непроводящих образцах Eu+3:CaF, что послужило началом бурного развития исследований оптического управления магнитными состояниями в терагерцовом частотном диапазоне. Вместе с тем, механизмы оптической генерации магнитного момента в проводящих материалах до сих пор остаются слабо изученными.
Исследователям из Нижнего Новгорода и Бордо удалось построить теорию, объясняющую общие механизмы взаимодействия циркулярно-поляризованного излучения со сверхпроводниками – материалами с нулевым электрическим сопротивлением, которые являются перспективными для создания на их основе высокопроизводительных и энергоэффективных устройств вычислительной электроники. В частности, показано, что возникновение обратного эффекта Фарадея тесно связано с возбуждением коллективных колебаний сверхпроводящего параметра порядка и сменой знака эффекта Холла в сверхпроводящем состоянии в магнитном поле. Полученные результаты являются важным шагом к пониманию фундаментальных явлений на стыке оптики, магнетизма и сверхпроводимости и могут позволить реализовать принципиально новые сверхбыстрые механизмы оптического управления магнитными состояниями в устройствах сверхпроводящей электроники и спинтроники.
Работа выполнена в рамках проекта Российского научного фонда (грант №18-72-10027).
Статья опубликована в журнале Physical Review Letters
Источник: ipfran.ru
