Peneliti telah mengungkap hubungan yang lebih dalam antara cahaya dan magnetisme daripada yang ditunjukkan Michael Faraday pada 1845. Perhitungan baru menunjukkan bahwa komponen magnetik cahaya memainkan peran signifikan dalam efek Faraday, menantang asumsi yang lama dipegang. Penemuan ini dapat mengarah pada kemajuan dalam teknologi berbasis spin.
Pada 1845, fisikawan Michael Faraday melakukan eksperimen yang memberikan bukti langsung pertama yang menghubungkan elektromagnetisme dan cahaya. Ia menyinari cahaya melalui sepotong kaca yang dicampur dengan asam borat dan oksida timbal, yang direndam dalam medan magnet. Cahaya keluar dengan polarisasinya diubah arah, menunjukkan apa yang sekarang dikenal sebagai efek Faraday.
Selama 180 tahun, para ilmuwan memahami efek ini sebagai hasil dari interaksi antara medan magnet, muatan listrik dalam material, dan komponen listrik cahaya—gelombang elektromagnetik. Komponen magnetik cahaya diasumsikan tidak memainkan peran efektif. Namun, Amir Capua dan Benjamin Assouline di Hebrew University of Jerusalem di Israel telah menunjukkan bahwa ini tidak selalu benar.
“Ada bagian kedua dari cahaya yang sekarang kita pahami berinteraksi dengan material,” kata Capua. Sebelumnya, peneliti mengabaikan ini karena kelemahan relatif gaya magnetik dalam material seperti kaca Faraday dibandingkan dengan gaya listrik, dan karena spin kuantum dalam material bermagnet biasanya tidak sinkron dengan komponen magnetik cahaya.
Capua dan Assouline menyadari bahwa ketika komponen magnetik cahaya terpolarisasi secara sirkular—berpilin atau seperti sekrup—ia berinteraksi secara intens dengan spin magnetik material. Mereka mencatat bahwa komponen magnetik cahaya secara alami terdiri dari beberapa gelombang berpilin seperti itu.
Perhitungan mereka menunjukkan bahwa mengulangi eksperimen Faraday dengan Terbium Gallium Garnet (TGG) alih-alih kaca akan menunjukkan interaksi magnetik menyumbang 17 persen dari efek Faraday dengan cahaya tampak, dan hingga 70 persen dengan cahaya inframerah.
Igor Rozhansky di University of Manchester, Inggris, menggambarkan perhitungan tersebut sebagai meyakinkan dan menyarankan bahwa mereka dapat memungkinkan cara baru untuk memanipulasi spin dalam material. Capua membayangkan aplikasi dalam sensor berbasis spin dan hard drive. Temuan tersebut diterbitkan di Scientific Reports (DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9).