Pesach Benson • 17 Temmuz 2025
Kudüs, 17 Temmuz 2025 (TPS-IL) — İsrailli, Amerikalı ve İngiliz bilim insanlarından oluşan bir ekip, sadece görünür ışık kullanarak sıradan metallerdeki zor algılanan manyetik sinyalleri tespit ederek fizikte yüzyıllık bir gizemi çözdü. Bu buluş, malzeme bilimi, elektronik ve kuantum teknolojileri için yeni bir sınır açıyor.
Hakemli Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, Hall etkisi adı verilen optik bir olgunun bakır, altın ve alüminyum gibi manyetik olmayan metallerde ilk kez gözlemlendiğini gösteriyor.
1879’da keşfedilen Hall etkisi, elektrik akımlarının manyetik bir alanda bükülmesi olgusudur. Demir gibi manyetik malzemelerde bu, güçlü, ölçülebilir bir sinyal üretir. Ancak manyetik olmayan metallerde etki çok daha belirsizdir. Bilim insanları uzun süredir ışıkla ilgili benzer bir versiyonun – Hall etkisi – var olması gerektiğini, bunun da araştırmacıların elektronların manyetik alanlara nasıl tepki verdiğini “görmelerine” olanak tanıyacağını teorileştirmişlerdir. Ancak, bir yüzyılı aşkın süredir bu, gizli kalmıştır.
Kudüs Üniversitesi Elektrik Mühendisliği ve Uygulamalı Fizik Enstitüsü’nden Prof. Amir Capua, “Gürültülü bir odada fısıltıyı duymaya çalışmak gibiydi,” dedi. “Herkes fısıltının orada olduğuna inanıyordu, ancak onu yakalayacak kadar hassas bir mikrofonumuz yoktu.”
Doktora öğrencisi Nadav Am Shalom ve Capua liderliğindeki ekip, Weizmann Enstitüsü, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Manchester Üniversitesi’nden araştırmacılarla birlikte, zor algılanan etkiyi odak noktasına getiren yeni bir yaklaşım geliştirdi.
Manyeto-optik Kerr etkisi’nin (MOKE) rafine edilmiş bir versiyonunu kullanarak, araştırmacılar 440 nanometrelik mavi bir lazeri hızla modüle edilmiş bir manyetik alanla birleştirdiler. Bu, tekniğin hassasiyetini kat kat artırarak, daha önce ölçülemeyecek kadar sessiz olduğu düşünülen metallerde manyetik yansımaları tespit etmelerini sağladı. MOKE, manyetize bir yüzeyden yansıyan ışığın polarizasyonunun veya yoğunluğunun değiştiği fiziksel bir olgudur.
Capua, “Bakır veya altın gibi metalleri manyetik olarak inert – demir gibi buzdolabınıza yapışmayan – olarak düşünebilirsiniz,” diye açıkladı. “Ancak doğru koşullar altında, son derece ince yollarla da olsa manyetik alanlara tepki verirler. İlk kez, bu tepkileri görünür ışık kullanarak tespit edebiliyoruz.”
Şimdiye kadar, bu etkileri ölçmeye çalışan bilim insanları, nanometre ölçekli cihazlara fiziksel olarak küçük teller takarak elektrik problarına güveniyorlardı; bu süreç zor, yavaş ve rahatsız ediciydi. Buna karşılık, bu yeni yöntem hiçbir fiziksel temas gerektirmiyor. Manyetik davranışı ortaya çıkarmak için basit bir ışık demeti yeterlidir.
Daha da şaşırtıcı olanı, araştırmacılar, uzun süredir arka plan gürültüsü olarak göz ardı edilen zayıf optik sinyallerin anlamlı bilgiler taşıdığını keşfettiler. Bu “gürültü”, elektronların hareketlerini spinlerine bağlayan bir kuantum mekaniksel etkileşim olan spin-yörünge eşleşmesine bağlı belirgin bir deseni takip ediyordu. Bu davranışın anlaşılması, spintronik bellek ve kuantum mantık cihazları gibi yeni nesil elektroniklerin geliştirilmesi için kritik öneme sahiptir.
Am Shalom, “Radyodaki parazitin sadece parazit olmadığını, gizli bir mesaj olduğunu keşfetmek gibi,” dedi. “Aletlerimizi tam olarak ayarlayarak, elektronların gerçekte ne söylediğini dinlemenin bir yolunu bulduk.”
Uygulamalar geniş kapsamlıdır. Bu yöntem sadece yaygın metallerdeki manyetik davranışı incelemek için yeni, invaziv olmayan bir yol açmakla kalmıyor, aynı zamanda atomik düzeyde malzemeleri karakterize etmek için yeni bir araç sağlıyor. Mühendisler, bu bilgiyi daha hızlı işlemciler, daha hassas sensörler ve kuantum etkilerine dayalı daha düşük güçlü bilgi işlem sistemleri oluşturmak için kullanabilirler.
Capua, “Bu araştırma, yaklaşık 150 yıllık bilimsel bir sorunu güçlü bir yeni fırsata dönüştürüyor,” dedi.