Учёные впервые смогли зафиксировать магнитные свойства в металлах, которые традиционно считаются немагнитными — в частности, в меди и золоте. В основе достижения лежит применение синего лазера и усовершенствованного оптического метода измерения, что позволило повысить чувствительность к слабым магнитным сигналам.
Об этом сообщает ProIT
Открытие эффекта Холла в немагнитных металлах
Более ста лет физики знали о наличии слабых магнитных сигналов в материалах, которые не проявляют классических магнитных свойств, таких как медь или золото. Однако из-за недостаточной точности оборудования фиксировать эти эффекты не удавалось. Учёные из Еврейского университета, Института науки Вейцмана, Университета штата Пенсильвания и других учреждений смогли выявить оптический эффект Холла, используя синий лазер с длиной волны 440 нм и модифицированный метод магнитооптического эффекта Керра.
«Это было похоже на попытку услышать шёпот в шумной комнате на протяжении десятилетий. Все знали, что шёпот есть, но у нас не было микрофона, достаточно чувствительного, чтобы его услышать», — объясняет профессор Амир Капуа.
Оптический эффект Холла теоретически предполагался как способ объяснения движения электронов под воздействием света и магнитных полей. Однако лишь недавно удалось его подтвердить экспериментально благодаря применению высокоамплитудной модуляции внешнего магнитного поля и лазерного излучения. Это позволило регистрировать чрезвычайно слабые магнитные реакции у золота, меди, алюминия, тантала и платины.
Значение для будущих технологий
Эффект Холла широко используется в полупроводниковой промышленности для исследования электронных свойств материалов. Традиционно такие измерения проводились с помощью электрических контактов, что усложняло работу с наномасштабными структурами. Новый метод позволяет проводить исследования только с помощью лазера и электронного устройства, без необходимости в проводах.
Исследователи обнаружили, что закономерности сигналов связаны со спин-орбитальным взаимодействием, которое определяет взаимодействие между движением электронов и их собственным вращением. Это открытие имеет потенциал для развития магнитной памяти, спинтроники и квантовых технологий, поскольку позволяет исследовать магнетизм металлов без применения массивных магнитов или криогенных условий.
Благодаря новому подходу можно создавать более быстрые процессоры, повышать энергоэффективность систем, а также разрабатывать более чувствительные датчики для различных областей науки и техники. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
