耶路撒冷希伯來大學的研究人員發現，光的磁性成分直接促成法拉第效應。這顛覆了 180 年來只涉及光電場的信念。他們的工作表明光可以對物質產生磁性影響。它不僅僅是明亮。這種見解可以支持光學、自旋電子學和新興量子技術的進步。
該團隊的研究結果發表在《自然》雜誌上。 科學報告表明光的磁性部分不僅僅是電的。但光與材料的相互作用也具有有意義且可測量的影響。這一結果與 19 世紀以來影響我們對法拉第效應的理解的科學解釋相矛盾。
該研究由該大學電氣工程和應用物理研究所的 Amir Capua 博士和 Benjamin Assouline 領導。提出了光的振盪磁場直接影響法拉第效應的第一個理論證據。這種效應描述了光穿過置於恆定磁場中的材料時偏振如何旋轉。
光和磁如何相互作用？
“簡單來說，這是光和磁之間的相互作用，”卡普阿博士說。 “恆定的磁場會‘扭曲’光，反之亦然。光還揭示了材料的磁性。我們發現光的磁性部分具有一階效應。在此過程中出現了一些令人驚訝的運動。”
近兩個世紀以來，科學家們一直認為法拉第效應完全是由光的電場與物質中的電荷相互作用引起的。這項新研究表明，光的磁場還通過與原子自旋相互作用發揮直接作用。長期以來被認為是微不足道的
磁力嚙合計算
研究人員利用從該方程得出的高級計算表明，光磁場可以以類似於恆定磁場的方式在材料內產生磁扭矩。 Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)，描述了磁性材料中的自旋行為。卡普阿解釋說：“換句話說，光不僅僅照亮物質。它還通過磁性影響物質。”
為了測量這種影響的程度，該團隊將理論模型應用於铽鎵石榴石（TGG），這是一種常用於研究法拉第效應的晶體。分析發現，可見光光譜中約 17% 的自旋由光的磁性成分負責，紅外光譜中的自旋則高達 70%。
未來技術的新路徑
“我們的研究結果表明，光的‘對話’不僅通過電場很重要，而且通過磁場也很重要。這是迄今為止大多數人都忽視的一個因素，”本傑明·阿蘇林 (Benjamin Assoulin) 說。
研究人員指出，提高對光磁行為的理解可以為光數據存儲、自旋電子學和光磁控制方面的創新打開大門。這項工作可能會促進基於自旋的量子計算的未來發展。
