Smart magnetisk materiale i flere lag fungerer som en elektrisk kontakt

De nanometriske øer af magnetisk metal, der sporadisk spredes mellem vakuumgab, viser unikke ledende egenskaber under et magnetfelt. I en nylig undersøgelse offentliggjort i EPJ Plus , Anatoliy Chornous fra Sumy State University i Ukraine og kolleger fandt ud af, at vakuumgabene forhindrer den direkte magnetiske justering mellem de tilstødende øer - som afhænger af det ydre magnetfelt - samtidig med at det tillades elektrontunnel mellem dem. En sådan eksternt styret ledende adfærd åbner døren for applikationer inden for elektronik med magnetfeltsensorer - som bruges til at læse data på harddiske - biosensorer og mikroelektromekaniske systemer (MEMS), såvel som i spintronics med magnetiske enheder, der bruges til at øge hukommelsestætheden.

På kvanteskalaen, materialer karakteriseret ved tyndfilmstrukturer sammensat af skiftevis magnetiske og ikke-magnetiske lag opfører sig på en måde, der frembringer det, der kaldes Giant Magnetoresistance (GMR) -effekten. Denne opdagelse fik Albert Fert og Peter Grünberg Nobelprisen i fysik i 2007. I dette studie, forfatterne studerede koboltøer på mellem 5 nanometer (nm) og 25 nm, samt jernøer på mellem 10 nm og 30 nm.

De fandt ud af, at maksimalværdierne for den elektriske ledningsevne under et eksternt magnetfelt opnås, når øerne har en bredde på mellem 3 nm og 5 nm, med vakuumbarrierer mellem 1 nm og 3 nm imellem dem. Imidlertid, de observerede også, at tunnelleringen af ​​elektroner mellem øerne afhænger af den relative orientering af magnetiseringsretningen på de tilstødende øer og af det ydre magnetfelt.

Ud over, de fastslog, at den elektriske ledningsevne er maksimalt, når de magnetiske øjeblikke i de tilstødende granuler er orienteret parallelt, hvilket fører til tunnelmagnetoresistance -effekten (TMR). Værdien af ​​tunnelmagnetoresistansen afhænger i det væsentlige af grænsefladeegenskaberne for isolatormaterialet mellem disse øer.