A Reversed Inverse Faraday Effect
Abstract
Abstract The inverse Faraday effect is a magneto‐optical process allowing the magnetization of matter by an optical excitation carrying a non‐zero spin. In particular, a right circular polarization generates a magnetization in the direction of light propagation and a left circular polarization in the opposite direction to this propagation. Herein, it demonstrates that by manipulating the spin density of light, i.e., its polarization, in a plasmonic nanostructure, a reversed inverse Faraday effect is generated. A right circular polarization will generate a magnetization in the opposite direction of the light propagation, a left circular polarization in the direction of propagation. Also, it demonstrates that this new physical phenomenon is chiral, generating a strong magnetic field only for one helicity of the light, the opposite helicity producing this effect only for the mirror structure. This new optical concept opens the way to the generation of magnetic fields with unpolarized light, finding application in the ultrafast manipulation of magnetic domains and processes, such as spin precession, spin currents, and waves, magnetic skyrmion or magnetic circular dichroism, with direct applications in data storage and processing technologies.
Résumé L'effet Faraday inverse est un processus magnéto-optique permettant l'aimantation de la matière par une excitation optique portant un spin non nul. En particulier, une polarisation circulaire droite génère une magnétisation dans la direction de la propagation de la lumière et une polarisation circulaire gauche dans la direction opposée à cette propagation. Il est démontré ici qu'en manipulant la densité de spin de la lumière, c'est-à-dire sa polarisation, dans une nanostructure plasmonique, un effet Faraday inverse renversé est généré. Une polarisation circulaire droite génère une magnétisation dans la direction opposée à la propagation de la lumière, une polarisation circulaire gauche dans la direction de la propagation. Cette étude démontre également que ce nouveau phénomène physique est chiral, ne générant un champ magnétique puissant que pour une hélicité de la lumière, l'hélicité opposée ne produisant cet effet que pour la structure miroir. Ce nouveau concept optique ouvre la voie à la génération de champs magnétiques avec de la lumière non polarisée, trouvant des applications dans la manipulation ultrarapide de domaines et processus magnétiques, tels que la précession du spin, les courants et ondes de spin, le skyrmion magnétique ou le dichroïsme circulaire magnétique, avec des applications directes dans les technologies de stockage et de traitement des données.
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