En 1881, el físico estadounidense Edwin Hall estaba convencido de que la luz podía revelar efectos magnéticos ocultos en los metales. Con una lámpara de arco de su época y finas láminas de plata, trató de observar lo que más tarde se conocería como el efecto Hall óptico, una especie de “versión luminosa” del fenómeno que lleva su nombre. Al no encontrar señal alguna, cerró su informe con una frase resignada: “No se observó tal efecto”. Lo que Hall no sabía es que su intuición era correcta, pero que la tecnología aún estaba a siglos de distancia de poder demostrarlo.
Más de 140 años después, un equipo internacional ha conseguido detectar ese efecto utilizando solo un láser azul y una técnica óptica cuidadosamente mejorada. El hallazgo, publicado en Nature Communications, no solo valida aquella vieja hipótesis, sino que además abre una nueva vía para estudiar magnetismo, electrónica y física cuántica sin contacto directo con los materiales. En otras palabras, Hall tenía razón. Solo necesitaba un poco más de sensibilidad… y un siglo de espera.
Qué es el efecto Hall y por qué fue tan difícil de detectar con luz
El efecto Hall clásico es un fenómeno bien conocido: al aplicar un campo magnético perpendicular a una corriente eléctrica, los electrones se desvían y se genera un pequeño voltaje en dirección transversal. Este voltaje es una herramienta fundamental en la caracterización de materiales y dispositivos electrónicos. Sin embargo, en metales no magnéticos como el cobre o el oro, este efecto es extremadamente débil.
La versión óptica de este fenómeno, conocida como efecto Hall óptico (OHE, por sus siglas en inglés), es aún más difícil de observar. En lugar de medir voltajes, lo que se busca aquí es detectar cómo la luz cambia su polarización al interactuar con un material sometido a un campo magnético. Este cambio se manifiesta como una ligera rotación o elipticidad en la luz reflejada, similar al efecto Kerr magneto-óptico (MOKE), pero aún más tenue.
Como explican los autores del estudio, “la sensibilidad al efecto Kerr puede incrementarse de forma directa mediante la modulación del campo magnético externo”. Pero cuando se trata del efecto Hall óptico, las señales son tan pequeñas que durante más de un siglo nadie había logrado detectarlas con luz visible.
La técnica que hizo visible lo invisible
Para superar esta barrera, el equipo liderado por Nadav Am-Shalom y Amir Capua desarrolló una variación del método MOKE tradicional. La clave estuvo en una idea sencilla pero ingeniosa: en lugar de usar grandes electroimanes de difícil manejo, colocaron imanes permanentes en un disco giratorio, generando una modulación fuerte y rápida del campo magnético aplicado sobre la muestra.
Esta configuración, que han bautizado como Ferris MOKE, permite amplificar la respuesta magnética del material y distinguirla con mayor claridad. Utilizaron además un láser azul de 440 nanómetros de longitud de onda, ideal por su energía y disponibilidad técnica.
Con esta técnica lograron, por primera vez, detectar el efecto Hall óptico en metales no magnéticos como cobre, oro, aluminio, tantalio y platino. No solo eso: descubrieron que la señal “ruidosa” que inicialmente parecía interferencia era en realidad un fenómeno físico real vinculado a las propiedades cuánticas de los electrones.
Cuando el ruido es una pista
Durante los experimentos, los investigadores notaron que ciertas señales inesperadas parecían contaminar sus mediciones. Sin embargo, al analizarlas en detalle, vieron que ese ruido no era aleatorio. Siguiendo patrones regulares, coincidía con un fenómeno conocido como acoplamiento espín-órbita (SOC, por sus siglas en inglés), una propiedad cuántica que describe cómo el movimiento de los electrones se relaciona con su giro interno.
Según explican en el estudio, “las observaciones sugieren que el ruido electromagnético surge de interacciones ópticas con espines mediadas por el acoplamiento espín-órbita”. Es decir, no se trata de interferencias externas, sino de una especie de huella cuántica que la luz logra capturar cuando interactúa con los electrones del material.
Esta correlación se verificó de forma cuantitativa al comparar la intensidad del ruido con la llamada amortiguación Gilbert (α), un parámetro que mide cómo se disipa el momento angular de espín en presencia de un metal pesado. Los materiales con mayor SOC, como el platino o el tantalio, mostraron más ruido, lo cual reforzó la hipótesis de que esta señal proviene de las interacciones espín-luz.
Aplicaciones futuras: sin contacto, sin cables, sin criogenia
El gran logro de esta investigación no es solo haber confirmado una predicción antigua, sino haberlo hecho sin necesidad de contacto físico ni condiciones extremas. Hasta ahora, los experimentos que estudiaban magnetismo a escalas atómicas requerían cables microscópicos o temperaturas cercanas al cero absoluto.
La nueva técnica permite estudiar materiales con solo hacer incidir un rayo láser, abriendo la puerta a desarrollos en múltiples áreas: sensores de alta precisión, memorias magnéticas, dispositivos spintrónicos y tecnologías cuánticas más eficientes.
Además, al funcionar con luz visible, puede aplicarse con relativa facilidad en laboratorios sin equipamiento criogénico. Esto democratiza su uso y acelera su integración en procesos industriales.
Los propios autores destacan esta ventaja en el paper: “el efecto Hall óptico ofrece ventajas significativas respecto a métodos tradicionales con contacto, siendo no invasivo y no destructivo”.
Edwin Hall, 1881: el precursor olvidado
En la última parte del artículo, los autores recuperan un dato histórico poco conocido pero fundamental. En uno de sus trabajos más tempranos, Edwin Hall intentó observar el efecto que había descubierto—esta vez mediante luz—en una delgada lámina de plata. Su conclusión fue clara: “No se observó tal efecto”.
La frase, citada por los investigadores, refleja tanto la perseverancia de Hall como los límites tecnológicos de su época. Hoy, esa misma observación negativa se ha convertido en el punto de partida para una técnica revolucionaria. Una demostración de cómo la ciencia avanza a veces durante generaciones enteras hasta encontrar la herramienta adecuada.
Por eso, más allá del avance técnico, este experimento es también una reivindicación histórica: Edwin Hall tenía razón. El efecto existía. Solo que estaba susurrando demasiado bajo para los oídos del siglo XIX.
Referencias
- Nadav Am-Shalom, Amit Rothschild, Nirel Bernstein, Michael Malka, Benjamin Assouline, Daniel Kaplan, Tobias Holder, Binghai Yan, Igor Rozhansky y Amir Capua. A sensitive MOKE and optical Hall effect technique at visible wavelengths: insights into the Gilbert damping. Nature Communications, 17 julio 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61249-4.
