Magnétisme induit par la lumière
Effet Faraday inverse dans les agrégats métalliques
Dans des morceaux nanométriques de métaux, le transfert du moment angulaire à partir de champs laser à polarisation elliptique peut créer une magnétisation par l’effet Faraday inverse (IFE). Des calculs ab-initio utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT) montrent que le moment magnétique orbital (OMM) induit par l’IFE peut être induit dans des agrégats de métaux simples et nobles lorsqu’ils sont excités à la fréquence du plasmon de surface. La dynamique du moment magnétique orbital est observée dans des agrégats métalliques aussi petits que Na7 et sur des échelles de temps aussi rapides que 30 femtosecondes, ce qui est au moins deux ordres de grandeur plus rapide que la vitesse de commutation magnétique dans les technologie actuels.
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Collaborations : Giovanni Manfredi & Paul-Antoine Hervieux, IPCMS, Strasbourg.
Financements : UCBL Accueil Enseignants-chercheurs 2023, 2024
Magnétisme orbital dans la métasurface
Un arrangement périodique de nanoparticules métalliques (NPs) en deux dimensions est une métasurface (cf. figure). Le magnétisme orbital induit par le champ lumineux dans les métasurfaces plasmoniques peut être utilisé pour manipuler les propriétés opto-magnétiques et/ou magnéto-optiques, et fait donc l’objet d’une attention particulière de la part des chercheurs. Pour une meilleure compréhension de la dynamique sous-jacente, des études ab-initio des effets de nombreux corps quantiques dans la génération de moments magnétiques orbitaux sont réalisées à l’aide de la TDDFT. L’objectif est de rassembler les connaissances sur les effets de la structure et de l’environnement dans l’arrangement de la méta-surface afin d’explorer la faisabilité expérimentale et technologique.
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Collaborations : Kazuhiro Yabana, University of Tsukuba
Financements : UCBL Accueil Enseignants-chercheurs 2025
Light-induced magnetism
Inverse Faraday Effect in Metal Clusters
n nanometric pieces of metals the transfer of angular momentum from helicity-controlled laser fields can create magnetization through the inverse Faraday effect (IFE). Ab-initio calculations using time-dependent density-functional theory (TDDFT) show that IFE-driven orbital magnetic moment (OMM) can be induced in simple- and noble-metal clusters when excited at the localized surface-plasmon frequency. The dynamics of OMM is observed in metal clusters as small as Na7 and in time scales as fast as 30 femtoseconds which is at least two orders of magnitude faster than the speed of magnetic switching in present-day materials.
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Collaborations : Giovanni Manfredi & Paul-Antoine Hervieux, IPCMS, Strasbourg.
Funding : UCBL Accueil Enseignants-chercheurs 2023, 2024
Orbital Magnetism in Metasurface
A periodic arrangement of metal nanoparticles (NPs) in two dimensions is a metasurface (cf. Figure). Light-field-induced orbital magnetism in plasmonic metasurfaces can be used to tune the opto-magnetic and/or magneto-optic properties, and therefore is getting recent research attention. For a better understanding of the underlying dynamics, ab-initio investigations of quantum many-body effects in the generation of orbital magnetic moments is performed using TDDFT. The goal is to gather the knowledge on the effects of structure and environment in meta-surface arrangement to explore further experimental and technological feasibility.
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Collaborations : Kazuhiro Yabana, University of Tsukuba
Funding : UCBL Accueil Enseignants-chercheurs 2025