研究者たちは、1845年にマイケル・ファラデイが示したよりも光と磁気の間のより深いつながりを明らかにした。新たな計算により、光の磁気成分がファラデー効果において重要な役割を果たすことが示され、長年抱かれていた仮定に挑戦する。この発見は、スピン 기반技術の進歩につながる可能性がある。
1845年、物理学者のマイケル・ファラデイは、電磁気と光を結びつける最初の直接的な証拠を提供する実験を行いました。彼は、ホウ酸と酸化鉛を混ぜたガラス片に光を当て、磁場に浸しました。光は偏光が再方向付けられて出てきました。これが現在ファラデー効果として知られています。
180年間、科学者たちはこの効果を、磁場、材料内の電荷、そして光の電場成分—電磁波—の相互作用によるものと理解してきました。光の磁気成分は効果的な役割を果たさないと仮定されていました。しかし、イスラエルのヘブライ大学エルサレム校のAmir CapuaとBenjamin Assoulineは、これが常に当てはまらないことを示しました。
「光の第二の部分が材料と相互作用することを今や理解しています」とCapuaは述べます。以前、研究者たちは、ファラデーのガラスのような材料での磁気力の相対的な弱さ、電場力に比べて、そして磁化材料の量子スピンが光の磁気成分と通常同期しないため、これを見落としていました。
CapuaとAssoulineは、光の磁気成分が円偏光—渦巻き状やコルク抜き状—のとき、材料の磁気スピンと激しく相互作用することを実現しました。彼らは、光の磁気成分が自然にそのようなコルク抜き状の波から成ることを指摘しました。
彼らの計算によると、ファラデーの実験をガラスではなくテurbiウムガリウムガーネット（TGG）で繰り返すと、可視光でのファラデー効果の17パーセント、赤外光では最大70パーセントが磁気相互作用によることが示されます。
英国マンチェスター大学のIgor Rozhanskyは、この計算を説得力があり、材料中のスピンを操作する新しい方法を可能にすると述べています。Capuaは、スピン 기반センサーやハードドライブへの応用を想定しています。この発見はScientific Reportsに掲載されました（DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9）。