En 1879, Edwin Hall observó que un campo magnético perpendicular a la corriente en un conductor genera un voltaje transversal. Durante más de un siglo se creyó que el efecto solo funcionaba en esa posición: con el campo estrictamente perpendicular al plano de la muestra. Científicos de la Universidad Carnegie Mellon demostraron lo contrario.
Los investigadores crearon una heteroestructura ultradelgada de varias capas atómicas de tantalio-iridio-telururo y de cromo-germanio-telururo magnético. Gracias a la precisa selección de la simetría de los cristales y al estrecho contacto entre las capas, el magnetismo del segundo material penetró en el primero sin destruir sus propiedades electrónicas.
En tales dispositivos, los científicos registraron no solo la habitual señal Hall, sino también una segunda respuesta inusual, dependiente de la magnetización en el plano del material. Esto significa que un único sensor en miniatura ahora es capaz de medir el campo magnético en dos ejes a la vez.
Antes, para la magnetometría vectorial se requería instalar dos sensores separados. La nueva arquitectura simplifica la construcción y abre el camino hacia dispositivos más compactos en la electrónica, el transporte y el diagnóstico médico.
El modelado teórico mostró que en la frontera de las capas surge una interacción espín-órbita adicional, que es la que permite la respuesta antes «prohibida». El experimento confirmó las predicciones, aunque el mecanismo exacto aún se está precisando.
El equipo ya busca otras combinaciones de materiales y comprueba el funcionamiento de los dispositivos a temperatura ambiente. Si el resultado resulta estable, los sensores Hall multidimensionales monocristalinos podrían aparecer en la tecnología cotidiana en los próximos años.
Un solo dispositivo diminuto ahora es capaz de sustituir varios sensores anteriores.
