Науковці вперше змогли зафіксувати магнітні властивості у металах, які традиційно вважаються немагнітними — зокрема, у міді та золоті. В основі досягнення лежить застосування синього лазера та удосконаленого оптичного методу вимірювання, що дозволило підвищити чутливість до слабких магнітних сигналів.
Про це розповідає ProIT
Відкриття ефекту Холла у немагнітних металах
Більше століття фізики знали про наявність слабких магнітних сигналів у матеріалах, які не виявляють класичних магнітних властивостей, таких як мідь чи золото. Проте через недостатню точність обладнання фіксувати ці ефекти не вдавалося. Вчені з Єврейського університету, Інституту науки Вейцмана, Університету штату Пенсільванія та інших установ змогли виявити оптичний ефект Холла, використовуючи синій лазер з довжиною хвилі 440 нм та модифікований метод магнітооптичного ефекту Керра.
«Це було схоже на спробу почути шепіт у галасливій кімнаті протягом десятиліть. Всі знали, що шепіт є, але ми не мали мікрофона, достатньо чутливого, щоб його почути», — пояснює професор Амір Капуа.
Оптичний ефект Холла теоретично передбачався як спосіб пояснення руху електронів під впливом світла та магнітних полів. Проте лише нещодавно вдалося його підтвердити експериментально завдяки застосуванню високоамплітудної модуляції зовнішнього магнітного поля та лазерного випромінювання. Це дозволило реєструвати надзвичайно слабкі магнітні реакції у золота, міді, алюмінію, танталу та платини.
Значення для майбутніх технологій
Ефект Холла широко використовується в напівпровідниковій промисловості для дослідження електронних властивостей матеріалів. Традиційно такі вимірювання здійснювалися за допомогою електричних контактів, що ускладнювало роботу з нанорозмірними структурами. Новий метод дозволяє проводити дослідження лише за допомогою лазера і електронного пристрою, без необхідності у дротах.
Дослідники виявили, що закономірності сигналів пов’язані зі спін-орбітальним зв’язком, який визначає взаємодію між рухом електронів і їх власним обертанням. Це відкриття має потенціал для розвитку магнітної пам’яті, спінтроніки та квантових технологій, оскільки дозволяє досліджувати магнетизм металів без застосування масивних магнітів чи кріогенних умов.
Завдяки новому підходу можна створювати швидші процесори, підвищувати енергоефективність систем, а також розробляти більш чутливі датчики для різних галузей науки і техніки. Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Communications.
