Magnétisme induit par la lumière dans les agrégats
Rajarshi Sinha-Roy (équipe Physico-chimie théorique), en collaboration avec des collègues de Strasbourg, a publié un article intitulé "Orbital magnetism through inverse Faraday effect in metal clusters" dans la revue Nanophotonics. Cet article a fait la couverture de la revue.
Il est bien connu que le magnétisme dans les atomes et les molécules provient du spin et du moment angulaire des électrons. Les recherches menées au cours des deux dernières décennies ont confirmé cette relation pour les solides également. Dans les agrégats, dont la taille se situe entre celle des molécules et celle des solides, la contribution du magnétisme orbital n'a attiré l'attention que récemment, notamment grâce à leurs propriétés plasmoniques.
Ce travail démontre, pour la première fois, la faisabilité de générer un magnétisme orbital induit par la lumière dans des agrégats métalliques plasmoniques. L'étude théorique ab-initio explore la dynamique quantique du transfert du moment angulaire d'un champ lumineux polarisé circulairement vers le système électronique, donnant lieu à un moment magnétique orbital dépendant du temps via l'effet Faraday inverse (IFE). La prise en compte explicite d’une description atomiquement précise des agrégats a permis de comprendre l'influence de la structure électronique d'un métal donné, ainsi que d'identifier la contribution inégale des électrons ayant un nombre qunatuique azimutal différent. Les simulations ont également montré que l'excitation à l'énergie plasmonique peut induire une magnétisation orbitale dans un agrégat métallique en quelques dizaines de femtosecondes, soit une vitesse au moins deux ordres de grandeur plus rapide que celle de la commutation magnétique dans les matériaux actuels.
Ce travail démontre, pour la première fois, la faisabilité de générer un magnétisme orbital induit par la lumière dans des agrégats métalliques plasmoniques. L'étude théorique ab-initio explore la dynamique quantique du transfert du moment angulaire d'un champ lumineux polarisé circulairement vers le système électronique, donnant lieu à un moment magnétique orbital dépendant du temps via l'effet Faraday inverse (IFE). La prise en compte explicite d’une description atomiquement précise des agrégats a permis de comprendre l'influence de la structure électronique d'un métal donné, ainsi que d'identifier la contribution inégale des électrons ayant un nombre qunatuique azimutal différent. Les simulations ont également montré que l'excitation à l'énergie plasmonique peut induire une magnétisation orbitale dans un agrégat métallique en quelques dizaines de femtosecondes, soit une vitesse au moins deux ordres de grandeur plus rapide que celle de la commutation magnétique dans les matériaux actuels.
