Over een periode van vijf jaar, Alexander Dmitriev en zijn onderzoeksteam bij Chalmers gaan een taak op zich nemen die tot nu toe voor onmogelijk werd gehouden:het creëren van een sterke interactie tussen licht en magnetische velden en het bepalen van manieren om licht te beheersen met magnetisme op nanoschaal. The Harnessing light and spins through plasmons at the nanoschaal project heeft bijna SEK 38 miljoen ontvangen van de Knut and Alice Wallenberg Foundation, en kan uiteindelijk leiden tot effectievere manieren om informatie met licht te verwerken en op te slaan en om verschillende soorten optische elementen te creëren.

"Het hele veld is nog vrij onbekend, en we zijn een van de weinige onderzoeksteams ter wereld die momenteel specifiek naar licht kijken als nanoplasmonische resonanties in combinatie met magnetische nanostructuren, " zegt Alexander Dmitriev, universitair hoofddocent natuurkunde aan Chalmers.

Lange tijd werd het onmogelijk geacht om licht en magnetisme te combineren vanwege een frequentiekloof waar licht beweegt 10, 000 keer sneller dan magnetisme reageert, wat betekent dat ze elkaar niet voelen en niet kunnen integreren. Door het licht op te vangen in zogenaamde nanoantennes, die over een oppervlak zijn gebouwd, het is mogelijk voor de twee om op nanoschaal te interageren. Er zitten nanoplasmonen in dit kunstmatig gecreëerde oppervlak van nanoantennes – met andere woorden kleine eenheden van elektronen die bij blootstelling aan zichtbaar licht, collectief bewegen of oscilleren en zo versterkte en gelokaliseerde elektromagnetische velden creëren die vervolgens kunnen worden verbonden met magnetische materialen via verschillende soorten magneto-optische effecten.

We willen proberen het licht bestuurbaar te maken door middel van magnetisme, en vice versa, en zo de frequentiekloof te elimineren, ", zegt Alexander Dmitriev.

Bestuurbare optische componenten

Als het project over vijf jaar afloopt, het team hoopt een fundamenteel begrip van het veld te hebben verkregen en beter toegerust te zijn om de specifieke nanostructuren te bouwen die nodig zijn om de gewenste eigenschappen te bereiken. Door internationaal toonaangevende onderzoeksteams van Chalmers en de universiteiten in Uppsala en Göteborg samen te brengen, het zal mogelijk zijn om expertise binnen zowel theoretische als experimentele fysica in nanoplasmonics te gebruiken, nanomagnetisme en spintronica. Echter, ook al heeft het project een puur fundamenteel karakter, Alexander Dmitriev ziet duidelijke toepassingsgebieden waar het hopelijk in de toekomst mogelijk zal zijn om de methoden toe te passen.

"Deze technologie kan stuurbare en aanpasbare optische componenten mogelijk maken die niet gemakkelijk kunnen worden bestuurd met elektrische stroom, bijvoorbeeld driedimensionale hologrammen die in realtime bewegen. Dankzij de verbeterde interactie die we willen creëren tussen licht en magnetisme op nanoschaal, het zal mogelijk zijn om magnetische velden met een lage intensiteit te gebruiken, vergelijkbaar met die in gewone koelkastmagneten, en het zal snel zijn energiezuinig en eenvoudig te integreren met elektronica.