Sa pamamagitan ni Pesach Benson • Hulyo 17, 2025
Jerusalem, 17 Hulyo, 2025 (TPS-IL) — Isang koponan ng mga siyentipiko mula sa Israel, Amerika, at Britanya ang nakapaglusot sa isang siglo-gulong misteryo sa pisika sa pamamagitan ng pagtuklas ng mahirap hanapin na mga senyales ng magnetismo sa karaniwang mga metal — gamit lamang ang nakikitang liwanag, ayon sa Hebrew University of Jerusalem na inanunsyo noong Huwebes. Ang mga natuklasan ay nagbubukas ng bagong landas para sa agham ng materyales, elektronika, at teknolohiyang kwantum.
Ang pag-aaral, na inilathala sa peer-reviewed na Nature Communications, ay ang unang pagkakataon na ang isang optical phenomenon na tinatawag na Hall effect ay naitala sa mga hindi-magnetikong metal tulad ng tanso, ginto, at aluminyo.
Ang Hall effect — natuklasan noong 1879 — ay isang phenomenon kung saan ang mga elektrikong koryente ay naglaliko sa isang magnetic field. Sa mga magnetikong materyales tulad ng bakal, ito ay nagdudulot ng malakas at masusukat na senyal. Ngunit sa mga hindi-magnetikong metal, ang epekto ay mas mahina. Matagal nang itinatangi ng mga siyentipiko na dapat may kaugnay na bersyon na kasama ang liwanag — ang Hall effect — na dapat magkaroon, na nagbibigay-daan sa mga mananaliksik na “makita” kung paano tumugon ang mga elektron sa mga magnetic field. Gayunpaman, sa mahigit isang siglo, ito ay nanatiling nakatago sa paningin.
“Ito ay parang pagsubok na marinig ang isang bulong sa isang maingay na silid,” sabi ni Prof. Amir Capua ng Hebrew University’s Institute of Electrical Engineering and Applied Physics. “Lahat ay naniniwala na may bulong na naroon, ngunit wala tayong mikroponong sapat na sensitibo upang ito ay mapick-up.”
Pinangunahan ni Ph.D. candidate Nadav Am Shalom at ni Capua, at kasama ang mga kasamahan sa Weizmann Institute, Pennsylvania State University, at University of Manchester, ang koponan ay nag-develop ng isang bagong pamamaraan na nagdala sa mahirap hanapin na epekto sa sentro ng pansin.
Sa pamamagitan ng isang pinahusay na bersyon ng magneto-optical Kerr effect (MOKE), pinagsama ng mga mananaliksik ang isang 440-nanometer blue laser sa isang mabilis na modulated magnetic field. Ito ay lubos na nagpataas sa sensitibidad ng teknik — sa pamamagitan ng mga antas ng magnitude — na nagbibigay-daan sa kanila na makadetekta ng mga magnetic reflections sa mga metal na dati ay iniisip na napakatahimik para ma-measure. Ang MOKE ay isang pisikal na phenomenon kung saan ang polarization o intensity ng liwanag ay nagbabago kapag ito ay nagre-reflect sa isang magnetized surface.
“Maaaring isipin mo ang mga metal tulad ng tanso o ginto bilang magnetically inert — hindi sila kumakapit sa iyong ref na tulad ng bakal,” paliwanag ni Capua. “Ngunit sa ilalim ng tamang kondisyon, sila ay tumutugon sa mga magnetic field, ngunit sa napakabihirang paraan. Sa unang pagkakataon, ngayon ay kayang ma-detect ang mga reaksyon na ito gamit ang nakikitang liwanag.”
Hanggang ngayon, ang mga siyentipiko na sumusubok na sukatin ang mga epekto na ito ay umaasa sa mga electrical probes sa pamamagitan ng pisikal na pagkakabit ng maliit na mga alambre sa nanometer-scale na mga device, isang proseso na mahirap, mabagal, at nakaka-abala. Sa halip, ang bagong pamamaraan na ito ay hindi nangangailangan ng anumang pisikal na contact. Ang simpleng liwanag na beam ay sapat na upang ma-uncover ang magnetic behavior.
Higit sa lahat, natuklasan ng mga mananaliksik na ang mahinang optical signals — na matagal nang itinatangi bilang background noise — ay nagdadala ng makabuluhang impormasyon. Ang “noise” na ito ay sumusunod sa isang tiyak na pattern na kaugnay sa spin-orbit coupling, isang quantum mechanical interaction na nag-uugnay kung paano kumikilos ang mga elektron sa kung paano sila umiikot. Ang pag-unawa sa pag-uugali na ito ay mahalaga para sa pag-develop ng mga electronics ng susunod na henerasyon tulad ng spintronic memory at quantum logic devices.
“Parang pagtuklas na ang static sa isang radyo ay hindi lamang interference — ito ay isang nakatagong mensahe,” sabi ni Am Shalom. “Sa pamamagitan ng pagtutono ng aming mga instrumento nang tama, natagpuan namin ang paraan upang makinig sa kung ano talaga ang sinasabi ng mga elektron.”
Ang mga implikasyon ay malalim. Hindi lamang nagbubukas ang pamamaraang ito ng isang bagong, hindi invasibong paraan upang pag-aralan ang magnetic behavior sa karaniwang mga metal, ito rin ay nagbibigay ng isang bagong tool para sa pag-characterize ng mga materyales sa atomic level. Maaaring gamitin ng mga inhinyero ang impormasyong ito upang magtayo ng mas mabilis na mga processor, mas maaasahang mga sensor, at mas mababang kapangyarihang mga computing system na batay sa quantum effects.
“Ang pananaliksik na ito ay nagbabalik ng halos 150-taong lumang siyentipikong problema sa isang makapangyarihang bagong pagkakataon,” sabi ni Capua.
