藍光雷射破解150年物理謎題:揭露非磁性金屬的隱藏磁效應
科技
08-08
科學界終於解開了一個橫跨150年的物理難題!研究團隊僅憑藉藍光雷射與改良光學技術,成功觀測到銅、金等日常金屬中極其微弱的「光學霍爾效應」,這項突破性發現已刊登於《自然通訊》期刊。
過去科學家雖然預測非磁性金屬在光與磁場作用下會產生電子運動的特殊訊號,但由於效應過於微弱,就像「在喧鬧房間裡試圖聽見細語」般難以捕捉。希伯來大學的Amir Capua教授形容:「我們都知道那個細語存在,只是缺乏足夠靈敏的『麥克風』來接收它。」
研究團隊改良「磁光克爾效應」(MOKE)技術,採用440奈米藍光雷射配合磁場調變,靈敏度大幅提升。這項創新方法不需要傳統的導線接觸,僅需照射雷射就能偵測銅、金、鋁等金屬的磁性響應,為半導體製程與量子科技開闢新途徑。
更令人驚喜的是,原本被視為雜訊的訊號,其實與「自旋-軌道耦合」這種量子特性密切相關。研究主要作者Nadav Am Shalom博士候選人比喻:「就像發現收音機雜訊中藏有珍貴情報,我們現在能用光『聆聽』電子傳遞的隱密訊息。」
這項技術突破具有多重應用價值:
1. 無需極端環境即可研究材料磁性
2. 為自旋電子學裝置設計提供新思路
3. 可能催生更高效的處理器與感測器
有趣的是,早在1881年發現霍爾效應的Edwin Hall就曾嘗試用光束測量該效應未果。Capua教授感慨:「我們將這個百年科學難題轉化為新機會,終於實現了Hall當年未能完成的實驗。」
這項研究不僅驗證了理論預測,更展現光學技術在探索材料科學未知領域的強大潛力,未來可望推動量子計算、記憶體儲存等技術發展。