Par Pesach Benson • 17 juillet 2025
Jérusalem, 17 juillet 2025 (TPS-IL) — Une équipe de scientifiques israéliens, américains et britanniques a résolu un mystère vieux de cent ans en physique en détectant des signaux magnétiques insaisissables dans des métaux ordinaires — en utilisant simplement la lumière visible, a annoncé l’Université hébraïque de Jérusalem jeudi. Les découvertes ouvrent une nouvelle frontière pour la science des matériaux, l’électronique et les technologies quantiques.
L’étude, publiée dans la revue scientifique Nature Communications, marque la première observation de l’effet Hall dans des métaux non magnétiques tels que le cuivre, l’or et l’aluminium.
L’effet Hall — découvert en 1879 — est un phénomène dans lequel les courants électriques se courbent dans un champ magnétique. Dans les matériaux magnétiques tels que le fer, cela produit un signal fort et mesurable. Mais dans les métaux non magnétiques, l’effet est beaucoup plus subtil. Les scientifiques ont longtemps théorisé qu’une version liée impliquant la lumière — l’effet Hall — devrait exister, permettant aux chercheurs de « voir » comment les électrons réagissent aux champs magnétiques. Pourtant, pendant plus d’un siècle, cela est resté caché aux yeux.
“C’était comme essayer d’entendre un chuchotement dans une pièce bruyante,” a déclaré le Prof. Amir Capua de l’Institut de génie électrique et de physique appliquée de l’Université hébraïque. “Tout le monde croyait que le chuchotement était là, mais nous n’avions pas de microphone assez sensible pour le capter.”
Sous la direction du doctorant Nadav Am Shalom et de Capua, et en collaboration avec des chercheurs de l’Institut Weizmann, de l’Université d’État de Pennsylvanie et de l’Université de Manchester, l’équipe a développé une approche novatrice qui a mis en lumière l’effet insaisissable.
En utilisant une version affinée de l’effet Kerr magnéto-optique (MOKE), les chercheurs ont combiné un laser bleu de 440 nanomètres avec un champ magnétique rapidement modulé. Cela a considérablement amélioré la sensibilité de la technique — de plusieurs ordres de grandeur — leur permettant de détecter des réflexions magnétiques dans des métaux auparavant considérés comme trop silencieux pour être mesurés. Le MOKE est un phénomène physique dans lequel la polarisation ou l’intensité de la lumière change lorsqu’elle se réfléchit sur une surface magnétisée.
“Vous pourriez penser que les métaux comme le cuivre ou l’or sont magnétiquement inertes — ils ne collent pas à votre réfrigérateur comme le fer,” a expliqué Capua. “Mais dans les bonnes conditions, ils réagissent aux champs magnétiques, juste de manière extrêmement subtile. Pour la première fois, nous pouvons maintenant détecter ces réactions en utilisant la lumière visible.”
Jusqu’à présent, les scientifiques tentant de mesurer ces effets se sont appuyés sur des sondes électriques en attachant physiquement de minuscules fils à des dispositifs à l’échelle nanométrique, un processus difficile, lent et perturbateur. Cette nouvelle méthode, en revanche, ne nécessite aucun contact physique. Un simple faisceau de lumière suffit à révéler le comportement magnétique.
Plus surprenant encore, les chercheurs ont découvert que les signaux optiques faibles — longtemps considérés comme du bruit de fond — portaient des informations significatives. Ce “bruit” suivait un schéma distinct lié au couplage spin-orbite, une interaction mécanique quantique qui relie la façon dont les électrons se déplacent à la façon dont ils tournent. Comprendre ce comportement est crucial pour le développement d’électroniques de nouvelle génération telles que la mémoire spintronique et les dispositifs logiques quantiques.
“C’est comme découvrir que le grésillement d’une radio n’est pas seulement une interférence — c’est un message caché,” a déclaré Am Shalom. “En ajustant nos instruments de la bonne manière, nous avons trouvé un moyen d’écouter ce que les électrons disent vraiment.”
Les implications sont vastes. Non seulement cette méthode ouvre une nouvelle façon non invasive d’étudier le comportement magnétique dans les métaux courants, mais elle fournit également un nouvel outil pour caractériser les matériaux au niveau atomique. Les ingénieurs pourraient utiliser ces informations pour construire des processeurs plus rapides, des capteurs plus précis et des systèmes informatiques à faible consommation basés sur des effets quantiques.
“Cette recherche transforme un problème scientifique vieux de près de 150 ans en une nouvelle opportunité puissante,” a déclaré Capua.
