Excellent innovation utvalt av Europeiska Kommissionen

2021-02-26

Europeiska Kommissionens innovations radar plattform har valt ut en uppfinning av Uppsala universitet som excellent innovation. Uppfinningen är en ny metod och sensor för att detektera från vilket hål en ljusstråle kommer.

Uppfinningen gjordes genom ett experiment–teori samarbete mellan Vassilios Kapaklis och Peter Oppeneer inom projektet FEMTOTERABYTE som finansierades av Europeiska Kommissionen under programmet H2020 FET-OPEN, koordinerat av Göteborgs universitet. Målet med själva projektet var att hitta banbrytande tillvägagångssätt för att switcha magnetisering på små magneter inom femtosekunder med ultrasnabba laserljuspulser.

– Att kunna switcha nanometerstora magnetiska bits skulle betyda en reell höjning av hårddiskkapacitet från gigabytes till terabytes (per kvadrat-inch) och skulle innebära ett paradigmskifte inom magnetisk informationsteknologi, säger Peter Oppeneer, professor vid Institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.

I projektet användes därför femtosekundsljuspulser som fokuserades ner genom plasmoniska antennen till nanometerskalan, som är betydligt mindre än ljusets mikrometervåglängd.

– Tillvägagångssättet är dessutom väldigt energisparande eftersom plasmoniska antenner minimerar energiförlust och magneten switchar kallt – det vill säga utan att först bli uppvärmd till temperaturen nära magnetiska övergångstemperaturen, säger Vassilios Kapaklis, universitetslektor vid Institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.

För att åstadkomma detta använde Vassilios Kapaklis nanoteknologi för att integrera terbium–kobolt nano-magneter i guld nano-antenner. De placerades i en tvådimensionell gitterstruktur och på det sättet skapades en ny magneto-fotonisk metayta (se bilden).

Magneto-fotonisk metayta konstruerad av nanometerstora kägelantenner av guld med terbium–kobolt nano-magneter integrerade i kägelspetsen. Den infallande ljusstrålen exciterar bådeen resonans på antennernas gitter och en plasmonresonans på varje antenn som kopplar starkt och ändrar det transmitterade ljuset.

Teorin förklarar hur fenomenet uppstår

Teorin som utvecklades med Peter Oppeneer i spetsen förklarar hur fenomenet uppstår, genom en excitation av en (Rayleigh)resonans på antennernas gitter som kopplar till en plasmonexcitation på enskilda nano-antennen.

– Förändring av ljusets vinkel leder till excitation av andra gitterresonanser och därmed till en helt annan spektral respons som är lätt att detektera. Dessutom behövs inget applicerat magnetfält för att göra de magneto-optiska mätningarna, eftersom terbium–kobolt nano-magneter har en stabil magnetisering med inställbar riktning, säger Peter Oppeneer.

– Denna nya material- och nano-tillverkningsteknologi kan också användas i framtiden vid avläsning av magnetiska bits, skrivna med ljus, som möjliggör även en ultrasnabb informationsavläsningsprocess, säger Vassilios Kapaklis.

För mer information

Vassilios Kapaklis, tel. 0700 233146, e-post: vassilios.kapaklis@physics.uu.se

Peter Oppeneer, tel. 0709 604016, e-post: peter.oppeneer@physics.uu.se