新方法捕獲非磁性金屬的磁信號

科技日報北京7月21日電 （記者劉霞）銅、金、鋁等常見非磁性金屬內部微弱的磁信號，百年來始終未能被科學儀器破譯。發表於最新一期《自然·通訊》雜誌的一項最新研究稱，來自以色列希伯來大學、美國賓夕法尼亞州立大學和英國曼徹斯特大學的研究團隊，藉助創新激光技術，首次捕獲到這些金屬的磁信號，揭開了其隱藏的電子行為之謎。

研究團隊表示，最新發現將一個困擾科學界近150年的難題變為新機遇，不僅將徹底革新磁性研究方式——無需再依賴笨重儀器或複雜線路，還有望推動智能手機、能源存儲到量子計算等多個領域的技術飛躍。

百年前，科學家就發現電流在磁場中會發生偏轉（霍爾效應）。這種現象在鐵等磁性材料中表現顯著且易於觀測，但在普通非磁性金屬中卻極其微弱。理論上，與之相關的光學霍爾效應能幫助科學家觀測光磁相互作用下的電子行為。然而，在可見光波段，這種效應微弱得如同在搖滾音樂會現場捕捉一根針落地的聲音。科學界明知其存在，卻沒有足夠靈敏的設備將其捕獲。

為攻克這一難題，研究團隊改良了傳統的磁光克爾效應技術。該技術使用激光來測量磁性如何改變光的反射。他們採用440納米藍色激光配合強磁場調製，將檢測靈敏度提升到前所未有的高度，從而捕獲到銅、金、鋁、鉭和鉑等非磁性金屬的磁性“回聲”。

結果顯示，實驗數據中那些曾被當作背景噪聲的信號，實則與電子自旋軌道耦合這一量子特性密切相關。這種將電子運動與其自旋關聯的量子現象，影響着磁能在材料中的耗散方式。這些新發現對磁存儲器、自旋電子器件乃至量子系統的設計都具有革命性意義。