Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego dokonali odkrycia, które może otworzyć zupełnie nowy rozdział w rozwoju nowoczesnych technologii. Stworzyli kryształ, którego właściwości magnetyczne można odwracalnie kontrolować za pomocą światła widzialnego. To milowy krok w kierunku konstrukcji fotoprzełączalnych nanomagnesów – elementów mogących w przyszłości zrewolucjonizować nośniki pamięci, systemy czujników czy technologie kwantowe.
Światło od zawsze było jednym z głównych motorów procesów w przyrodzie – napędza fotosyntezę, wywołuje reakcje fotochemiczne i odgrywa kluczową rolę w biologii. W laboratoriach natomiast umożliwia projektowanie coraz bardziej złożonych materiałów. Zazwyczaj zmiany zachodzące po pochłonięciu fotonów są krótkotrwałe, ale istnieją układy, w których stan wzbudzony utrzymuje się przez długi czas. Takie substancje, nazywane fotoprzełączalnymi, stają się fundamentem wielu innowacyjnych rozwiązań – od pozyskiwania energii słonecznej po inteligentne terapie medyczne.
Dotychczas jednak istniała bariera. Materiały organiczne rzadko wykazywały zdolność do zmiany magnetyzmu pod wpływem światła. Zaś związki nieorganiczne wymagały ekstremalnie niskich temperatur – nawet w okolicach minus 200°C. To w praktyce uniemożliwiało ich zastosowanie w urządzeniach codziennego użytku.
Zespół z Krakowa, współpracując z naukowcami z Bordeaux, Europejskiego Ośrodka Synchrotronowego ESRF i innymi partnerami, przełamał tę przeszkodę. Odkryty przez nich cyjanometalan – heptacyjanomolibdenian potasu – w wyjątkowy sposób reaguje na światło widzialne. Pod wpływem fioletowej wiązki w jego strukturze zrywane są wiązania metal–cyjanek, a promieniowanie czerwone sprawia, że błyskawicznie się odbudowują. Cały proces przebiega odwracalnie i bez uszkadzania kryształu, co pozwala na przełączanie właściwości magnetycznych jak za pomocą „optycznego włącznika”.
Największym osiągnięciem jest fakt, że zjawisko to udało się uzyskać w znacznie wyższych temperaturach niż wcześniej obserwowane. To przybliża perspektywę jego wykorzystania w warunkach pokojowych.
Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza laboratoria. Fotoprzełączalny kryształ może stać się podstawą pamięci molekularnej, w której dane zapisywane będą światłem, a także zaawansowanych sensorów magnetooptycznych zdolnych do detekcji impulsów świetlnych. Jeszcze bardziej obiecująco brzmią wizje ich wykorzystania w spintronice i komputerach kwantowych – dziedzinach, w których precyzyjne sterowanie stanami spinowymi jest jednym z największych wyzwań.
Nowy materiał opracowany przez polskich badaczy może więc okazać się fundamentem przełomowych technologii, które już w niedalekiej przyszłości zmienią sposób, w jaki zapisujemy, przetwarzamy i odczytujemy informacje.
Źródło: chip.pl
