La compréhension des interactions entre lumière et matière, au-delà de son aspect fondamental, est d'un intérêt primordial pour le domaine de l'opto-électronique. En particulier, la possibilité d'écrire des bits d'informations dans des films minces magnétiques optiquement à l'aide de laser permet d'envisager l'élaboration d'un nouveau type de mémoires magnétiques ultra-denses.

Le développement à un ordre supérieur de l'équation fondamentale de la mécanique quantique, l'équation de Dirac, permet de faire apparaître, en plus des termes de couplage dits spin-orbite, des termes complémentaires qui représentent le couplage du moment cinétique d'un champ électromagnétique avec le moment magnétique porté par un électron. Ce terme, dénommé le couplage Magnéto-Électrique Angulaire (AME en anglais) restaure l'invariance de jauge perdue par les termes de spin-orbite traditionnellement considérés. L'utilisation du couplage AME en optique quantique, ainsi que dans l'étude de couplages magnéto-électriques importants comme l'effet Faraday inverse est une voie de recherche originale et novatrice à explorer.

Ces travaux récemment publiés dans Physical Review B ont fait partie des "suggestions de l’éditeur".

Référence : Relativistic interaction Hamiltonian coupling the angular momentum of light and the electron spin. R. Mondal, M. Berritta, C. Paillard, S. Singh, B. Dkhil, P. M. Oppeneer, and L. Bellaiche. PHYSICAL REVIEW B 92, 100402(R) (2015)

Contact NanoSaclay: , Laboratoire SPMS (Structures Propriétés et Modélisation des Solides), CentraleSupelec, Châtenay-Malabry.

Collaborations:

• Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Sweden
• Physics Department and Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas, USA