一个多世纪来,物理学家推测铜、金等非磁性日常金属内部存在一种极微弱磁信号,但始终测量不到,直到最近使用蓝光激光并巧妙调整检测技术,一群科学家终于发现这种被称为光学霍尔效应的现象。

光学霍尔效应(optical Hall effect)是一种鲜为人知的物理现象,预测电子同时暴露在光和磁场时如何移动,虽然理论已提出超过一个世纪,但这种效应过于微妙,难以用可见光检测,就像试图在嘈杂房间收音到某段耳语,科学家始终找不到足够灵敏的方法确认光学霍尔效应存在。

理论还预测铜、金等日常金属虽然不像铁可以贴在冰箱,但在适当条件下,这些不具磁性的金属也会以极微妙的方式对磁场做出反应。

现在,来自多所研究机构的物理学家团队终于解决这项棘手挑战,成功在非磁性材料检测到微小磁效应。

首先,研究人员强化一种基于磁光克尔效应(Magneto-optic Kerr effect,MOKE)的方法,该方法使用激光测量磁力如何改变光的反射;接着研究人员将波长440纳米的蓝光激光与外部磁场结合,大幅提高该技术灵敏度,成功在铜、金、铝、钽、铂等非磁性金属中检测到磁性回讯,证明只要调整正确频率并知道朝哪里搜索,我们就能找到衡量曾被认为不可见现象的方法。

霍尔效应是半导体材料关键物理现象,传统测量霍尔效应需将微小电线物理连接到设备,过程耗时又棘手,新方法相较之下简单许多,只需将激光光照在电子设备,无需电线就能探测金属磁性,能帮助工程师设计更快速处理器、更节能系统及更高精度传感器。

新论文发表在《自然通信》(Nature Communications)期刊。

(首图为示意图,来源:pixabay)