Em 1879, Edwin Hall observou que um campo magnético perpendicular à corrente num condutor cria uma tensão transversal. Durante mais de um século, considerou-se que o efeito só funcionava nessa posição — com o campo estritamente perpendicular ao plano da amostra. Cientistas da Universidade Carnegie Mellon provaram o contrário.
Os investigadores criaram uma heteroestrutura ultrafina composta por várias camadas atómicas de telureto de tântalo-irídio e de telureto de crómio-germânio magnético. Graças à selecção precisa da simetria dos cristais e ao contacto estreito entre as camadas, o magnetismo do segundo material penetrou no primeiro sem destruir as suas propriedades electrónicas.
Nesses dispositivos, os cientistas registaram não só o habitual sinal de Hall, mas também uma segunda resposta invulgar, dependente da magnetização no plano do material. Isto significa que um único sensor miniaturizado é agora capaz de medir o campo magnético em dois eixos ao mesmo tempo.
Antes, a magnetometria vectorial exigia a instalação de dois sensores separados. A nova arquitectura simplifica a construção e abre caminho a dispositivos mais compactos na electrónica, nos transportes e no diagnóstico médico.
A modelação teórica mostrou que, na fronteira entre as camadas, surge uma interacção spin-órbita adicional, que é precisamente o que permite a resposta antes «proibida». A experiência confirmou as previsões, embora o mecanismo exacto ainda esteja a ser esclarecido.
A equipa já procura outras combinações de materiais e testa o funcionamento dos dispositivos à temperatura ambiente. Se o resultado se revelar estável, os sensores de Hall multidimensionais de cristal único poderão surgir na tecnologia do dia-a-dia já nos próximos anos.
Um único dispositivo minúsculo é agora capaz de substituir vários sensores anteriores.
