康斯坦茨大学的物理学家近日公布了一种新方法，可以利用光改变物质的磁特性，从而让物体“魔法般地变成另一种材料”。该成果发表于《Science Advances》期刊，被认为有望推动数据存储、高速信息传输以及在常温下的量子研究等领域。研究团队由Davide Bossini博士领导，他们成功用激光脉冲在天然晶体中相干激发了两对磁振子（magnon，即集体磁性振动）。

“磁振子”是一种量子粒子，代表着磁性材料内电子自旋排列扰动的集体表现。当一个电子的自旋反转时，会引发如波浪般的自旋改变，传播于晶格。这种波动既携带能量，也具有角动量，对理解磁性以及自旋电子学（使用自旋而非电荷传递信息）有关键作用。

研究人员发现，通过激发高频磁振子对，可以非热地控制材料中的磁频率和振幅。“这个结果令我们非常惊讶，过去没有理论预测过这种现象。”Bossini博士说道。通过激发高频磁振子对，团队能够影响材料内其他磁振子，有效地改变其磁性属性。

此项研究正回应信息技术领域的一个重大挑战：人工智能和物联网所带来的数据量激增，需要在太赫兹频率下进行，不受热量限制的新型数据存储与处理方案。通过激光驱动相干磁集体激发，即磁振子，有望打破这一瓶颈。过去尚未有报告称磁振子的频率可以非热地被随意提高，而康斯坦茨团队则首次实现了这一突破。

据介绍，他们采用了光学共振激发高动量磁振子的方法，并证实这些高动量磁振子能与低动量磁振子发生耦合，从而改变后者的频率和振幅。该效应并非由激光加热造成，而是一种光共振散射机制，使高、低动量本征模在动量空间中耦合。研究人员表示，该机制为通过模软化引发不稳定性和相变、甚至实现由光驱动的磁振子玻色-爱因斯坦凝聚及高动量自旋涨落介导的超导性提供了新途径。

Bossini再次强调，这一现象不是由加热导致的：“激发效应不是激光加热造成的，真正的起因是光，而不是温度。”非热机制避免了高频数据处理过程中常见的热量积累。Bossini还指出，这一过程会改变材料的基本属性：“每种固体都有自己的频率集合：电子跃迁、晶格振动、磁激发，每种材料都有与众不同的共振方式。它实际上暂时成为了一种具有新属性的新材料，‘磁性指纹’都被重新定义了。”

实验中使用的是赤铁矿（haematite），这是一种历史上曾用于航海指南针的天然铁矿石。“赤铁矿分布极广，几百年前就被用作航海罗盘材料。”Bossini补充说。与许多高科技工艺不同，这一新方法无需稀土元素或特殊材料。

研究还暗示了量子领域的潜在应用。该方法有望在常温下产生光致高能磁振子的玻色-爱因斯坦凝聚，相比传统实验免去了需要接近零下270度超低温的困扰，有望实现无冷却限制的量子现象研究。虽然还需要进一步探索，但康斯坦茨大学的工作为“用光操控材料”开辟了新道路，有望推动更快、更高效的信息技术发展及便捷开展量子实验。