Ако това бъде осъществено, твърдите дискове, сензорите и магнитната памет вече няма да са същите.

Изследователи от Китай и Тайван са намерили начин да създадат спинови клапани – ключови елементи в магнитните сензори – без сложна и скъпа технология, използвайки необичаен квантов материал с решетка Кагоме. Това откритие би могло значително да опрости производството на спинтронни устройства и да ги направи по-евтини и енергийно ефективни.

Обикновено спиновите клапани са многослойни структури, изградени от редуващи се магнитни и немагнитни материали. Тяхната задача е да контролират преминаването на електроните в зависимост от посоката на спина, т.е. вътрешния „спин“ на частиците. Благодарение на това устройствата могат рязко да променят електрическото си съпротивление, което се използва например в твърди дискове и сензори.

Но създаването на такива структури изисква висока прецизност: необходими са идеално плоски повърхности на атомно ниво, методи за разпрашаване или фино ръчно сглобяване на отделните слоеве. Всичко това е скъпо, сложно и слабо мащабируемо. Екип, ръководен от професор Цю Же от Института по физически науки в Хефей, предлага да се справи без всичко това, като използва магнитен материал с необичайна структура – TmMn₆Sn₆. Той принадлежи към т.нар. кагоме-хелимагнетици: това са специални кристали, в които атомите образуват шарка, подобна на японска плетена кошница (оттам и името „кагоме“).

Учените са установили, че ако подобен материал се подложи на външно магнитно поле, той създава състояние с паралелни магнитни домени – области, в които спиновете са ориентирани по един и същи начин. Това състояние имитира поведението на традиционния спинов клапан, но без да е необходимо да се създава многослойна структура.

В прототип на устройство, изработено от този материал, изследователите регистрираха гигантско магнитосъпротивление от над 160%. Това означава, че съпротивлението се променя в зависимост от магнитното състояние на домейните, което означава, че материалът наистина работи като спинов клапан. Допълнителните измервания показват, че ефектът се дължи на разсейването на електроните на границите между домейните.

Теоретичният анализ потвърди, че този метод позволява прецизен контрол на ефекта и следователно открива перспективата за създаване на ново поколение спинтронни устройства – по-прости, по-стабилни и енергийно ефективни. Работата е публикувана в списание Nature Communications.