Cientistas da Universidade de Basileia e da ETH Zurique inverteram a polaridade de um ferromagnete especializado com um feixe de laser focado, sem aquecer o material. Esta conquista, detalhada na Nature, combina interações entre eletrões, topologia e controlo dinâmico num único experimento. O método aponta para futuros circuitos eletrónicos baseados em luz em chips.
Os ferromagnetos dependem de spins de eletrões alinhados para criar campos magnéticos estáveis, um processo que tipicamente requer aquecimento acima de uma temperatura crítica para inverter a polaridade. No entanto, uma equipa liderada pelo Prof. Dr. Tomasz Smoleński, da Universidade de Basileia, e pelo Prof. Dr. Ataç Imamoğlu, da ETH Zurique, demonstrou uma alternativa sem aquecimento usando luz laser. Os investigadores empregaram um material constituído por duas camadas atomicamente finas de ditelurieto de molibdénio, empilhadas com uma ligeira torção para induzir propriedades eletrónicas invulgares. Esta estrutura permite que os eletrões formem estados topológicos, que resistem a transformações suaves como a diferença entre uma bola e um donut. Nestes estados, quer isolantes quer metálicos, as interações entre eletrões alinham os spins numa configuração ferromagnética. Aplicando um pulso laser, a equipa alterou a orientação coletiva dos spins, alcançando uma comutação permanente. «O nosso principal resultado é que podemos usar um pulso laser para mudar a orientação coletiva dos spins», observou Olivier Huber, um estudante de doutoramento na ETH Zurique que realizou medições ao lado de Kilian Kuhlbrodt e Tomasz Smoleński. A topologia afetou a dinâmica de comutação, e o laser também permitiu criar fronteiras internas para regiões ferromagnéticas topológicas. A inversão de polaridade foi verificada analisando a luz refletida de um segundo feixe laser mais fraco, confirmando a reorientação dos spins no ferromagnete à escala de micrómetros. «O que é excitante no nosso trabalho é que combinamos os três grandes tópicos da física da matéria condensada moderna num único experimento: fortes interações entre os eletrões, topologia e controlo dinâmico», explicou Imamoğlu. Os achados são publicados na Nature sob o título «Optical control over topological Chern number in moiré materials», com autores incluindo O. Huber, K. Kuhlbrodt e outros (DOI: 10.1038/s41586-025-09851-w). Smoleński antevê usar esta técnica para escrever ópticamente circuitos topológicos adaptáveis em chips, potencialmente para sensores de precisão como interferómetros miniatura que detetam pequenos campos eletromagnéticos.
