Par TPS • 19 novembre 2025
Jérusalem, 19 novembre 2025 (TPS-IL) — Une nouvelle étude israélienne suggère que la lumière peut influencer directement les matériaux dans un champ magnétique de manière que les scientifiques avaient longtemps négligée, une découverte qui pourrait affecter des technologies allant des communications par fibre optique à l’informatique avancée, a annoncé l’Université hébraïque de Jérusalem mercredi. Le Service de presse d’Israël a interviewé le chercheur principal de l’étude, le Dr Amir Capua, et le professeur Gadi Eisenstein, un expert externe, sur les implications de l’étude.
Les résultats pourraient affecter les technologies qui dépendent d’un contrôle précis de la lumière. Les réseaux de fibre optique et les lasers pourraient voir une amélioration de la vitesse et de la fiabilité du signal, tandis que la spintronique pourrait utiliser l’influence magnétique de la lumière pour manipuler plus efficacement les spins électroniques. La recherche pourrait également améliorer les capteurs de champ magnétique et autres instruments de précision. L’étude pointe également vers des avancées futures dans les technologies quantiques et la recherche sur les matériaux.
Pendant près de deux siècles, les scientifiques ont cru comprendre l’une des interactions les plus simples en physique : ce qui se passe lorsque la lumière traverse un matériau placé dans un champ magnétique. Découvert en 1845 par le scientifique anglais Michael Faraday, cet effet est devenu un pilier de l’optique, largement enseigné et utilisé dans de nombreuses technologies.
La nouvelle étude, publiée dans la revue scientifique Scientific Reports de Nature, suggère que cette compréhension de longue date pourrait être incomplète. Les chercheurs rapportent que le champ magnétique de la lumière, longtemps considéré comme trop faible pour être significatif, joue un rôle direct et mesurable. Leur analyse indique que la lumière n’illumine pas seulement la matière ; elle peut aussi exercer une influence magnétique sur celle-ci.
En termes simples, lorsque la lumière traverse certains matériaux dans un champ magnétique, son orientation — sa polarisation — se modifie. Cela est souvent comparé à faire passer un faisceau à travers un morceau de verre qui tord lentement la lumière en émergeant. Pendant des générations, les scientifiques attribuaient cette rotation uniquement à l’interaction entre le champ électrique de la lumière et les charges électriques dans le matériau. La composante magnétique, considérée comme plus faible, était largement négligée.
« On le traitait comme un bruit de fond », a déclaré le Dr Capua, de l’Institut de génie électrique et de physique appliquée de l’Université hébraïque, à TPS-IL. Il a dirigé la recherche avec le doctorant Benjamin Assouline.
Leurs découvertes dressent un tableau différent. En utilisant des calculs avancés de dynamique de spin — des équations décrivant le mouvement de minuscules moments magnétiques à l’intérieur des matériaux — l’équipe a montré que le champ magnétique de la lumière peut agir sur ces moments comme un aimant appliqué. En effet, la lumière se comporte comme un champ magnétique oscillant rapidement.
« Il s’avère que le champ magnétique dans la lumière n’est pas du tout passif », a expliqué le Dr Capua à TPS-IL. « Il contribue directement à l’effet Faraday — et dans certains cas, de manière assez significative. »
Les chercheurs ont examiné l’effet dans le TGG, un cristal couramment utilisé dans les dispositifs optiques. Leurs calculs indiquent qu’aux longueurs d’onde visibles, le champ magnétique de la lumière représente environ 17 % de l’effet. Dans l’infrarouge, ce chiffre monte à environ 70 %. Pour un processus précédemment supposé être entièrement électrique, ces chiffres méritent un examen plus approfondi. Le TGG, ou grenat de gallium terbium, est un cristal largement utilisé dans les télécommunications et les systèmes de fibre optique car il fait tourner efficacement la polarisation de la lumière, le rendant idéal pour contrôler les signaux dans les lasers, les isolateurs et autres dispositifs optiques.
Alors que le travail reste théorique, les implications pourraient être vastes. L’effet joue un rôle dans les communications par fibre optique, les lasers, les capteurs et les outils de mesure de champ magnétique. Si la composante magnétique de la lumière influence les matériaux plus fortement que prévu, les futurs dispositifs optiques pourraient fonctionner selon des principes différents ou avec une précision accrue.
La spintronique, qui utilise les spins électroniques plutôt que la charge pour stocker et traiter l’information, pourrait bénéficier d’un contrôle plus rapide et plus efficace. « Ce que cette découverte suggère, c’est que vous pourriez contrôler directement l’information magnétique avec la lumière », a déclaré Assouline.
La lumière pourrait contrôler plus précisément les bits quantiques basés sur le spin, améliorant l’informatique quantique et la détection, tandis que son effet magnétique sur les matériaux pourrait inspirer de nouveaux dispositifs optiques et des matériaux conçus.
Le professeur Gadi Eisenstein du Département de génie électrique et informatique du Technion – Institut israélien de technologie, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré à TPS-IL que le travail soulève des questions importantes. « C’est une étude remarquable. Personne n’avait abordé cela de cette manière. Il y a des applications potentielles dans la recherche sur les matériaux, les détecteurs, l’imagerie, les dispositifs de communication. Le champ est vaste. Il sera intéressant de voir comment cela évolue. »
Si la lumière peut agir comme un aimant — même subtilement — cela pourrait indiquer des interactions lumière-matière supplémentaires à explorer. « La lumière est l’un des outils les plus fondamentaux que nous ayons », a déclaré le Dr Capua à TPS-IL. « Comprendre qu’elle peut influencer magnétiquement la matière de manière que nous n’avions pas prévue suggère qu’il y a encore plus à découvrir. »
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