پژوهشگران دانشگاه کارنگی ملون نشان دادهاند که «اثر هال» برخلاف آنچه سالها تصور میشد، برای ایجاد پاسخ الکتریکی به میدان مغناطیسی الزاماً به قرارگیری میدان در جهت عمودی نسبت به سطح ماده نیاز ندارد.
به گزارش سیناپرس، اثر هال که نخستینبار در سال ۱۸۷۹ توسط «ادوین هال» کشف شد، به برهمکنش جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی مربوط است و امروزه در فناوریهای مختلف، از جمله حسگرهای مغناطیسی، کاربرد دارد.
در مطالعه جدید، پژوهشگران با ساخت یک ساختار دوبعدی و بسیار نازک از ترکیب لایهای از ماده «تانتالوم ایریدیوم تلورید» (TaIrTe4) و یک لایه مغناطیسی از «کروم ژرمانیوم تلورید» (Cr2Ge2Te6)، نشان دادند که اثر هال غیرعادی میتواند حتی زمانی که میدان مغناطیسی در امتداد سطح ماده قرار دارد نیز ایجاد شود.
به گفته پژوهشگران، این پدیده پیشتر از نظر نظری مطرح شده بود، اما تاکنون در یک سامانه دوبعدی بهصورت تجربی نشان داده نشده بود. ترکیب دو ماده در ساختار جدید باعث انتقال ویژگی مغناطیسی به لایه غیرمغناطیسی و همچنین تغییر تقارن ذاتی ساختار شد؛ عاملی که امکان مشاهده این رفتار متفاوت را فراهم کرد.
مدلسازیهای نظری نیز نشان دادند که برهمکنشهایی مانند «جفتشدگی اسپین-مدار» و «برهمکنش تبادلی مغناطیسی» میتوانند در ایجاد پاسخ مشاهدهشده نقش داشته باشند، هرچند پژوهشگران تأکید کردهاند که برای تعیین سازوکار دقیق این پدیده به مطالعات بیشتری نیاز است.
این یافته میتواند در توسعه حسگرهای مغناطیسی نیز کاربرد داشته باشد. بهجای استفاده از سامانههای پیچیده برای شناسایی میدان مغناطیسی در جهتهای مختلف، در آینده ممکن است حسگرهای بسیار نازکی طراحی شوند که بتوانند میدانهای مغناطیسی را در چند محور شناسایی کنند.
پژوهشگران همچنین معتقدند کنترل تقارن بلوری و برهمکنشهای مغناطیسی در مرز میان مواد مختلف میتواند مسیر تازهای برای طراحی مواد کوانتومی و توسعه نسل جدید تجهیزات الکترونیکی و اسپینترونیکی ایجاد کند.
با این حال، آزمایش فعلی در شرایط آزمایشگاهی ویژه و در دماهای بسیار پایین انجام شده است و برای بررسی کاربردهای عملی این پدیده، باید امکان مشاهده آن در مواد مختلف و در دماهای نزدیک به دمای اتاق نیز آزمایش شود.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature Materials منتشر شده است.
مترجم:نداجوادهراتی
