МОСКВА, 11 авг – РИА Новости, Вадим Минеев. Международная группа ученых в новом исследовании заявила, что впервые смогла зафиксировать невидимые силы внутри обычных немагнитных металлов, таких как алюминий, медь и золото.
Открытие может существенно расширить понимание взаимодействия магнитных полей с металлами, используемыми в электронных устройствах, и привести к настоящему прорыву технологий — от обычных смартфонов до квантовых вычислений.
Десятилетия ученые пытаться услышать шепот в шумной комнате
Уже более ста лет ученые прекрасно знают, что электрический ток отклоняется в магнитном поле — это явление называется эффектом Холла.
В магнитных материалах, таких как железо, данный эффект сильно выражен и уже детально изучен. Но в немагнитных металлах, меди или золоте, эффект намного слабее. Это даже заставило многих исследователей сомневаться в возможности его обнаружения.
Теоретически оптический эффект Холла обязан помогать ученым визуализировать поведение электронов при взаимодействии света и магнитных полей.
Однако на видимых длинах волн этот эффект очень слаб для обнаружения. Хотя научное сообщество знало о его существовании, у него не было инструментов для его измерения.
"Это было все равно что пытаться услышать шепот в шумной комнате на протяжении десятилетий. Все знали, что шепот есть, но у нас не было достаточно чувствительного микрофона, чтобы его услышать", — рассказал профессор Амир Капуа.
© Depositphotos.com / Andrew Ostrovsky
Звуковая волна
Как обнаружить крошечные магнитные эффекты в материалах
По словам профессора Капуа, хотя ученые давно знают о существовании этих невидимых сил, обнаружить их влияние на свет в видимом спектре было невероятно сложно.
Особенно трудно это сделать в металлах, которые считаются "немагнитными", так как они не притягиваются к магнитам, как, например, железо.
И вот группа ученых под руководством кандидата наук Надава Ам Шалома и профессора Амира Капуа из Института электротехники и прикладной физики Еврейского университета, в сотрудничестве с профессором Бинхаем Яном из Института Вейцмана, Университета штата Пенсильвания и профессором Игорем Рожанским из Манчестерского университета, сосредоточилась на сложнейшей задаче. Каким образом можно обнаружить крошечные магнитные эффекты в материалах, не обладающих магнитными свойствами.
"Вы можете считать, что такие металлы, как медь и золото, не подвержены влиянию магнитных полей — они не прилипают к вашему холодильнику, как железо, — объясняет профессор Капуа. — Но на самом деле при определенных условиях они реагируют на магнитные поля — просто очень слабо".
Электронный пучок вдоль магнитного поля
Решили невыполнимую задачу
Для решения задачи исследователи усовершенствовали метод, основанный на магнитооптическом эффекте Керра (МОЭК), который использует лазер для измерения того, как магнетизм оказывает влияние на отражение света.
Представьте, что вы используете мощный фонарик, чтобы поймать едва заметный отблеск от поверхности в темноте.
Объединив синий лазер с длиной волны 440 нанометров и крупноамплитудную модуляцию внешнего магнитного поля, у исследователей получилось значительно повысить чувствительность метода.
В результате у ученых получилось уловить магнитное "эхо" в немагнитных металлах, таких как медь, золото, алюминий, тантал и платина — задача, ранее считавшаяся невыполнимой.
"Это все равно что обнаружить, что помехи на радио — это не просто помехи, а кто-то, кто шепчет ценную информацию, — сказал кандидат наук Ам Шалом. — Теперь мы используем свет, чтобы "слушать" эти скрытые сообщения от электронов".
Рабочий держит лабораторную посуду из платины, изготовленную на территории ОАО "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов"
Нашли способ измерить то, что раньше считалось невидимым
Новый метод представляет собой высокочувствительный инструмент для изучения магнетизма в металлах без использования массивных магнитов или криогенных установок.
Благодаря простоте и точности он поможет инженерам создавать более быстрые процессоры, энергоэффективные системы и датчики с беспрецедентной точностью.
"Это исследование превращает научную проблему, существующую уже почти 150 лет, в новую возможность", — говорит профессор Капуа. - Настроившись на нужную частоту и зная, куда смотреть, мы нашли способ измерить то, что раньше считалось невидимым".
Открытие также может повлиять на разработку магнитной памяти, спинтронных устройств и квантовых компьютеров.
Суперкомпьютер