Para ilmuwan di University of Basel dan ETH Zurich telah membalikkan polaritas feromagnet khusus dengan sinar laser terfokus, tanpa memanaskan material tersebut. Pencapaian ini, yang dirinci dalam Nature, menggabungkan interaksi elektron, topologi, dan kontrol dinamis dalam satu eksperimen. Metode ini mengisyaratkan sirkuit elektronik berbasis cahaya di masa depan pada chip.
Feromagnet bergantung pada spin elektron yang sejajar untuk menciptakan medan magnet stabil, proses yang biasanya memerlukan pemanasan di atas suhu kritis untuk membalikkan polaritas. Namun, tim yang dipimpin oleh Prof. Dr. Tomasz Smoleński di University of Basel dan Prof. Dr. Ataç Imamoğlu di ETH Zurich telah menunjukkan alternatif tanpa panas menggunakan cahaya laser. Tim peneliti menggunakan material yang terdiri dari dua lapisan tipis secara atom molybdenum ditelluride, ditumpuk dengan sedikit putaran untuk menginduksi sifat elektronik yang tidak biasa. Struktur ini memungkinkan elektron membentuk keadaan topologis, yang menolak transformasi halus seperti perbedaan antara bola dan donat. Dalam keadaan ini, baik isolator maupun logam, interaksi elektron menyelaraskan spin menjadi konfigurasi feromagnetik. Dengan menerapkan denyut laser, tim mengubah orientasi spin kolektif, mencapai pergantian permanen. «Hasil utama kami adalah bahwa kami dapat menggunakan denyut laser untuk mengubah orientasi kolektif spin,» catat Olivier Huber, mahasiswa PhD di ETH Zurich yang melakukan pengukuran bersama Kilian Kuhlbrodt dan Tomasz Smoleński. Topologi memengaruhi dinamika pergantian, dan laser juga memungkinkan pembuatan batas internal untuk wilayah feromagnetik topologis. Pembalikan polaritas diverifikasi dengan menganalisis cahaya yang dipantulkan dari sinar laser kedua yang lebih lemah, mengonfirmasi reorientasi spin dalam feromagnet berskala mikrometer. «Yang menarik dari pekerjaan kami adalah bahwa kami menggabungkan tiga topik besar dalam fisika materi terkondensasi modern dalam satu eksperimen: interaksi kuat antar elektron, topologi, dan kontrol dinamis,» jelas Imamoğlu. Temuan ini muncul di Nature dengan judul «Optical control over topological Chern number in moiré materials,» dengan penulis termasuk O. Huber, K. Kuhlbrodt, dan lainnya (DOI: 10.1038/s41586-025-09851-w). Smoleński membayangkan menggunakan ini untuk menulis secara optik sirkuit topologis yang adaptif pada chip, berpotensi untuk sensing presisi seperti interferometer mini yang mendeteksi medan elektromagnetik kecil.
