Nowe narzędzie umożliwia wykrywanie oddziaływań między polami świetlnymi i magnetycznymi
Rachunek zaburzeń umożliwia opisywanie sposobów, w jakie systemy molekularne reagują na pola elektromagnetyczne. Nie jest on jednak skuteczny w opisie reakcji materii stałej. Analizy takie są szczególnie ważne w przypadku materiałów magnetooptycznych, w których pole magnetyczne może powodować rotację spolaryzowanego światła podczas jego przechodzenia przez materiał. Dotychczas brak było teorii opisującej makroskopową reakcję elektromagnetyczną ciał stałych. W ostatnich latach dokładniej zbadano jedynie reakcje na pola statyczne. W ramach projektu RESPSPATDISP (First-principles theory of spatial dispersion in electromagnetic response of solids: applications to natural optical activity and magnetoelectric effect) naukowcy pracowali nad rozszerzeniem najnowszych teorii, tak by objęły zakłócenia elektromagnetyczne wskazujące na zależność od czasu. Używając różnych metod, naukowcy uzyskali wyrażenie reakcji magnetooptycznej układów okresowych na dowolne pola magnetooptyczne. Równania te zastosowano w naukowym programie open-source o nazwie Octopus. Opracowany kod opisuje zależną od czasu dynamikę elektronowo-jonową układów skończonych i rozszerzonych reagujących na intensywne i zależne od czasu zakłócenia elektromagnetyczne. Przy pomocy tego kodu naukowcy zbadali reakcję magnetooptyczną w powszechnie stosowanych półprzewodnikach. Nowo opracowane wszechstronne narzędzie do analizy spektroskopowej może być wykorzystywane do prowadzenia i interpretacji nowych eksperymentów, w tym w dużych laboratoriach, np. synchrotronowych. Na potrzeby przyszłych projektów badawczych metodologia opracowana przez zespół RESPSPATDISP będzie wymagała dostępu do najwyższej klasy superkomputerów. Potencjalne odkrycie nowych zjawisk magnetooptycznych w określonych nanostrukturach węglowych i izolatorach topologicznych przyczyni się do rozwoju komputerów kwantowych i nowej generacji urządzeń spintronicznych.
Słowa kluczowe
Narzędzie, reakcja magnetooptyczna, izolatory topologiczne, zakłócenia elektromagnetyczne, zależność od czasu
