エルサレムのヘブライ大学で科学者らが、光の磁場がファラデー効果において重要な役割を果たすことを発見し、約200年にわたる科学的理解に挑戦している。彼らの発見は、この磁気成分が光が材料と相互作用する方法に直接寄与することを示している。この研究は、光学とスピントロニクスにおける潜在的な進歩を開く。
ほぼ二世紀にわたり、ファラデー効果—磁場中の材料を光が通過する際に光の偏光が回転する現象—は、光の電場が物質内の電荷と相互作用することだけで説明されてきた。エルサレムのヘブライ大学の電気工学・応用物理学研究所のDr. Amir CapuaとBenjamin Assoulineが率いる新しい研究はこの見方を覆す。2025年11月20日にScientific Reportsに掲載されたこの研究は、光の振動する磁場も原子スピンと相互作用することで直接的な影響を及ぼすことを示している。
チームは、磁性材料におけるスピン挙動をモデル化するLandau-Lifshitz-Gilbert方程式に基づく先進的な計算を使用して、この効果を定量化した。彼らはファラデー効果の研究に一般的な結晶であるTerbium Gallium Garnet (TGG)にモデルを適用した。結果は、可視スペクトルでの回転の約17%と赤外線での最大70%を磁気成分が占めることを示している。
「簡単に言えば、光と磁気との相互作用です」とDr. Capuaは言う。「静的磁場が光を『ねじ曲げ』、光はその逆に材料の磁気特性を明らかにします。私たちが発見したのは、光の磁気部分が一次効果を持ち、このプロセスで驚くほど活発であるということです。」
Capuaはさらに説明する。「つまり、光は物質をただ照らすだけでなく、磁気的に影響を与えます。」
Benjamin Assoulineは付け加える。「私たちの結果は、光が物質と『会話』するのは電場だけではなく、磁場を通じてもあり、これまでほとんど見過ごされてきた成分であることを示しています。」
この修正された理解は、光学データストレージ、スピントロニクス、光ベースの磁気制御における革新への道を開き、スピンベースの量子コンピューティングを潜在的に支援する可能性がある。