Un nouvel outil détecte l'interaction de la lumière et des champs magnétiques
La théorie des perturbations apporte un outil puissant pour décrire la réponse de systèmes moléculaires à des champs électromagnétiques. Cependant, elle ne décrit pas suffisamment la réaction de la matière solide. Ceci est particulièrement important pour des matériaux magnéto-optiques, où un champ magnétique peut entraîner la rotation d'une lumière polarisée qui les traverse. Il n'existe actuellement aucune théorie décrivant correctement la réponse électromagnétique macroscopique d'un solide. Ces dernières années, on n'a étudié largement que la réponse à des champs statiques. Les scientifiques du projet RESPSPATDISP (First-principles theory of spatial dispersion in electromagnetic response of solids: applications to natural optical activity and magnetoelectric effect) ont cherché à étendre des théories récentes pour inclure des perturbations électromagnétiques variant dans le temps. Les scientifiques ont utilisé diverses approches, et obtenu l'expression de la réponse magnéto-optique de systèmes périodiques à des champs électromagnétiques arbitraires. Ce formalisme mathématique a été retranscrit dans Octopus, un programme scientifique en open source. La simulation résultante peut décrire la dynamique électrons-ions dépendant du temps pour des systèmes finis et étendus, soumis à des perturbations électromagnétiques arbitraires, intenses et variant dans le temps. Avec cette simulation, les scientifiques ont étudié la réponse magnéto-optique de semi-conducteurs très utilisés. Ce nouvel outil pour l'analyse spectroscopique peut être très utile pour orienter et interpréter de nouvelles expériences, y compris celles faites dans de grandes installations comme un synchrotron. Pour de futurs projets scientifiques, la méthodologie adoptée par l'équipe de RESPSPATDISP exige l'usage de super-ordinateurs du plus haut niveau. La découverte éventuelle de nouveaux phénomènes magnéto-optiques dans certains isolants topologiques et nanostructures de carbone accélérera les progrès dans l'informatique quantique et la nouvelle génération de dispositifs spintroniques.
Mots‑clés
Outil, réponse magnéto-optique, isolants topologiques, perturbations électromagnétiques, dépendance temporelle
