Científicos de la Universidad de Basilea y la ETH Zúrich han revertido la polaridad de un ferromagneto especializado con un haz láser enfocado, sin calentar el material. Este logro, detallado en Nature, combina interacciones electrónicas, topología y control dinámico en un solo experimento. El método apunta a futuros circuitos electrónicos basados en luz en chips.
Los ferromagnetos dependen de espines electrónicos alineados para crear campos magnéticos estables, un proceso que típicamente requiere calentar por encima de una temperatura crítica para invertir la polaridad. Sin embargo, un equipo dirigido por el Prof. Dr. Tomasz Smoleński en la Universidad de Basilea y el Prof. Dr. Ataç Imamoğlu en la ETH Zúrich ha demostrado una alternativa sin calor utilizando luz láser. Los investigadores emplearon un material consistente en dos capas atómicamente delgadas de ditelururo de molibdeno, apiladas con un ligero giro para inducir propiedades electrónicas inusuales. Esta estructura permite que los electrones formen estados topológicos, que resisten la transformación suave como la diferencia entre una bola y una rosquilla. En estos estados, ya sean aislantes o metálicos, las interacciones electrónicas alinean los espines en una configuración ferromagnética. Aplicando un pulso láser, el equipo cambió la orientación colectiva de los espines, logrando un cambio permanente. «Nuestro principal resultado es que podemos usar un pulso láser para cambiar la orientación colectiva de los espines», señaló Olivier Huber, estudiante de doctorado en la ETH Zúrich que realizó mediciones junto a Kilian Kuhlbrodt y Tomasz Smoleński. La topología afectó la dinámica del cambio, y el láser también permitió la creación de límites internos para regiones ferromagnéticas topológicas. La inversión de polaridad se verificó analizando la luz reflejada de un segundo haz láser más débil, confirmando la reorientación de espines en el ferromagneto a escala micrométrica. «Lo emocionante de nuestro trabajo es que combinamos los tres grandes temas de la física moderna de la materia condensada en un solo experimento: fuertes interacciones entre los electrones, topología y control dinámico», explicó Imamoğlu. Los hallazgos aparecen en Nature bajo el título «Optical control over topological Chern number in moiré materials», con autores incluyendo O. Huber, K. Kuhlbrodt y otros (DOI: 10.1038/s41586-025-09851-w). Smoleński prevé usar esto para escribir ópticamente circuitos topológicos adaptables en chips, potencialmente para detección de precisión como interferómetros miniatura que detectan pequeños campos electromagnéticos.
