Группа ученых из Еврейского университета разработала новый способ наблюдения слабых магнитных сигналов в обычных немагнитных металлах: меди, золоте, алюминии, тантале и платине. Они использовали только синий лазер и модифицированную оптическую технику, сообщает SciTechDaily.
Обычный эффект Холла, когда ток отклоняется в магнитном поле, давно известен. Но его оптический аналог долго оставался в тени. Ученые не могли его зафиксировать: сигнал был слишком слабым, особенно на видимых длинах волн.
В рамках эксперимента классическая схема измерений была усовершенствована: вместо обычных электромагнитов команда использовала вращающийся диск с постоянными магнитами, создавая переменное поле большой амплитуды, лазер с длиной волны 440 нм освещал образцы, а измерения производились с высокой чувствительностью.
В результате оптический эффект Холла впервые удалось обнаружить в немагнитных металлах. Особенно сильным оказался отклик в платине и тантале. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Анализ данных показал, что в отраженном сигнале присутствует не просто фоновый шум. То, что раньше казалось случайными колебаниями, на самом деле следовало определенному шаблону. Этот шум оказался связан с квантовым эффектом, который называется спин-орбитальное взаимодействие: движение электрона влияет на его собственное вращение.
Эта находка связала оптические измерения с другим важным параметром — коэффициентом демпфирования (затухания) Гильберта (α), который описывает, как быстро теряется спиновый момент в материалах. Чем больше α, тем больше «магнитного шума» наблюдается. Это открывает возможность измерять спин-орбитальное взаимодействие по оптическим данным.
Новое измерение не требует проводов, сверхнизких температур или громоздкого оборудования. Оно может применяться в исследованиях тонких пленок, квантовых систем и спинтронных устройств. Особенно это важно при работе с наноматериалами, где установка контактных измерений технически сложна.
Эффект Холла продолжает привлекать внимание исследователей по всему миру. Ранее Наука Mail рассказывала о работе ученых из Токийского университета и университета Джонса Хопкинса: они показали, что даже в материалах без общей намагниченности может возникать сильный аномальный эффект Холла, причиной которого может быть не сам магнетизм, а фундаментальные свойства электронной структуры. Это открытие меняет представления о природе магнитных явлений.
