Για πάνω από έναν αιώνα, οι φυσικοί γνώριζαν ότι ένα παράξενο μαγνητικό σήμα θα έπρεπε να υπάρχει σε καθημερινά μέταλλα όπως ο χαλκός και ο χρυσός, αλλά δεν μπορούσαν να το δουν. Τώρα, χρησιμοποιώντας μόνο ένα μπλε λέιζερ και μια έξυπνη τροποποίηση μιας κλασικής τεχνικής, οι επιστήμονες ανίχνευσαν αυτό το φευγαλέο φαινόμενο γνωστό ως οπτικό φαινόμενο Hall.
Σύμφωνα με το SciTechDaily αυτή η ανακάλυψη, εκτός από το ότι, αποκαλύπτει κρυφές μαγνητικές συμπεριφορές σε υλικά που παλιότερα θεωρούνταν «μαγνητικά σιωπηλά», υποδηλώνει ένα νέο σύνορο στη φυσική του σπιν, τις κβαντικές τεχνολογίες και τον σχεδιασμό ηλεκτρονικών – δεν απαιτούνται καλώδια ή ακραίες συνθήκες.
Αναδεικνύοντας ένα κρυφό σήμα
Μια ομάδα ερευνητών δημιούργησε έναν καινοτόμο τρόπο εντοπισμού εξαιρετικά αμυδρών μαγνητικών σημάτων σε καθημερινά μέταλλα όπως ο χαλκός, ο χρυσός και το αλουμίνιο, χρησιμοποιώντας μόνο φως και μια εξελιγμένη οπτική τεχνική.
Τα αποτελέσματα τους, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Communications, μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικές εξελίξεις σε τεχνολογίες που κυμαίνονται από τα smartphones μέχρι τον κβαντικό υπολογισμό.
Το αίνιγμα που διήρκεσε επί 150 χρόνια: Γιατί δεν μπορούμε να δούμε το οπτικό Hall Effect;
Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα ηλεκτρικά ρεύματα δημιουργούν καμπύλες, όταν εκτίθενται σε μαγνητικά πεδία.
Αυτή η συμπεριφορά, η οποία ονομάζεται Hall effect, είναι καλά τεκμηριωμένη σε μαγνητικά υλικά όπως το σίδηρο. Ωστόσο, σε μέταλλα που δεν είναι φυσικά μαγνητικά, όπως ο χαλκός και ο χρυσός, το φαινόμενο είναι πολύ πιο αδύναμο και δύσκολο να παρατηρηθεί.
Το οπτικό Hall effect που προέβλεπε τη δυνατότητα κατανόησης του τρόπου κίνησης των ηλεκτρονίων όταν εκτίθενται σε φως και μαγνητικά πεδία, είχε θεωρηθεί ανύπαρκτο λόγω της υπερβολικής του αμυδρότητας.
Σπάζοντας τον κώδικα: Πιο κοντά στην αόρατη πραγματικότητα
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον διδάκτορα Nadav Am Shalom και τον Καθηγητή Amir Capua, αξιοποίησαν την μέθοδο MOKE (magneto-optical Kerr effect) που μετρά πώς η μαγνητικότητα μεταβάλλει την αντανάκλαση του φωτός.
Με τη χρήση μπλε λέιζερ 440 νανομέτρων και την ενίσχυση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, κατάφεραν να εντοπίσουν μαγνητική «ηχώ» σε μη μαγνητικά μέταλλα όπως ο χαλκός, ο χρυσός, το αλουμίνιο και άλλα—μια επιτυχία που θεωρούνταν σχεδόν αδύνατη.
Όταν ο θόρυβος γίνεται σήμα
Το Hall effect είναι ένα σημαντικό εργαλείο στη βιομηχανία ημιαγωγών και στην μελέτη υλικών σε ατομική κλίμακα, καθώς βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν πόσα ηλεκτρόνια περιέχει ένα μέταλλο.
Η νέα τεχνική απαιτεί μόνο την ακτινοβολία ενός λέιζερ και όχι τη χρήση μικροσκοπικών καλωδίων.
Νέο παράθυρο στην μαγνητικότητα
Η τεχνική προσφέρει ένα μη επεμβατικό και πολύ ευαίσθητο εργαλείο για την εξερεύνηση της μαγνητικότητας σε μέταλλα, χωρίς την ανάγκη μαγνητών ή ψυκτικών συνθηκών.
Η απλότητα και η ακρίβειά της μπορεί να βοηθήσουν τους μηχανικούς να κατασκευάσουν ταχύτερους επεξεργαστές, πιο ενεργειακά αποδοτικά συστήματα και αισθητήρες με πρωτοφανή ακρίβεια.
