Laser enthüllt versteckten Magnetismus in Alltagsmetallen

Die Welt der Technologie entwickelt sich rasant, und Forscher machen jeden Tag neue Entdeckungen. Erst letzte Woche veröffentlichten Wissenschaftler ihre Arbeit, die ein altes Physik-Rätsel gelöst hat.

Durchgeführt von Forschern der Hebrew University in Zusammenarbeit mit der Pennsylvania State University und der University of Manchester, entdeckte die Studie feine magnetische Signale in Metallen, die normalerweise nicht magnetisch sind, indem sie nur Licht und eine modifizierte Laser-Methode verwendeten.

Diese schwachen magnetischen Effekte, die eher wie “Flüstern” in nicht-magnetischen Materialien sind, waren bisher aufgrund ihrer geringen Stärke nicht erkennbar. Aber jetzt hat sich das geändert. Diese Effekte sind messbar, und sie enthüllen neue Muster des Elektronenverhaltens, die bis zu dieser Studie verborgen waren.

Mit dieser Entdeckung haben Wissenschaftler die Art und Weise, wie sie Magnetismus in Alltagsmaterialien untersuchen, vollständig verändert, ohne Draht oder sperrige Instrumente. Dies könnte sogar Wege in die Speicherung von Daten, Quantencomputing und kleinere, schnellere und fortschrittlichere Elektronik eröffnen.

Entschlüsselung der feinen magnetischen Reaktion in “stillen” Metallen

Veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications¹, enthüllt die Studie eine neue Methode, um winzige magnetische Signale in Metallen wie Gold (Au), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Tantal (Ta) und Platin (Pt) zu erkennen.

Die Sache ist, wir haben lange gewusst, dass elektrische Ströme in einem magnetischen Feld abgelenkt werden, was der Hall-Effekt ist. Dieser Effekt ist besonders stark und gut bekannt in magnetischen Materialien wie Eisen, aber wenn es um allgemeine, nicht-magnetische Metalle wie Gold geht, ist der Effekt ziemlich schwach.

Der optische Hall-Effekt (OHE), ein verwandtes Phänomen, sollte helfen, das Verhalten von Elektronen zu visualisieren, wenn Licht und magnetische Felder interagieren.

Aber das ist in der Theorie, da der OHE-Effekt bei sichtbaren Wellenlängen viel zu schwach für Wissenschaftler ist, um ihn zu erkennen. Also , während wir wissen, dass der Effekt da ist, fehlen uns die Werkzeuge, um ihn tatsächlich zu messen.

“Es war, als ob man versuchte, ein Flüstern in einem lauten Raum zu hören, seit Jahrzehnten. Jeder wusste, dass das Flüstern da war, aber wir hatten kein Mikrofon, das empfindlich genug war, um es zu hören.”

– Professor Amir Capua vom Institute of Electrical Engineering und Applied Physics der Hebrew University

Wie Prof. Capua erklärte, werden diese Metalle, wie Kupfer und Gold, als “magnetisch still” betrachtet. Zum Beispiel kleben diese Materialien, Gold und Kupfer, nicht am Kühlschrank wie Eisen. “Aber in Wirklichkeit reagieren sie unter den richtigen Bedingungen auf magnetische Felder – nur auf extrem feine Weise”, fügte er hinzu. Und es war immer eine Herausforderung, diese schwachen Effekte zu beobachten.

Also gingen die Forscher in Zusammenarbeit mit anderen Universitäten daran, nur zu untersuchen, wie man diese sehr kleinen magnetischen Effekte in Materialien erkennen kann, die nicht magnetisch sind.

Dazu wandten sie sich einer Technik zu, die als magneto-optischer Kerr-Effekt (MOKE) bezeichnet wird, und verbesserten sie. Mit der MOKE-Methode wird ein Laser verwendet, um zu messen, wie der Magnetismus die Richtung des Lichts beeinflusst.