У 1879 році Едвін Холл помітив, що магнітне поле, перпендикулярне до струму в провіднику, створює поперечну напругу. Понад століття вважалося, що ефект працює лише в такому положенні — поле строго перпендикулярне до площини зразка. Вчені з Університету Карнегі-Меллон довели протилежне.
Дослідники створили надтонку гетероструктуру з кількох атомних шарів тантал-іридій-телуриду та магнітного хром-германій-телуриду. Завдяки точному підбору симетрії кристалів і тісному контакту шарів магнетизм із другого матеріалу проник у перший, не руйнуючи його електронних властивостей.
У таких пристроях учені зареєстрували не лише звичний сигнал Холла, а й другий, незвичайний відгук, що залежить від намагніченості в площині матеріалу. Це означає, що один мініатюрний сенсор тепер здатен вимірювати магнітне поле одразу за двома осями.
Раніше для векторної магнітометрії потрібно було ставити два окремі датчики. Нова архітектура спрощує конструкцію і відкриває шлях до компактніших приладів в електроніці, транспорті та медичній діагностиці.
Теоретичне моделювання показало, що на межі шарів виникає додаткова спін-орбітальна взаємодія, яка й дозволяє «заборонений» раніше відгук. Експеримент підтвердив передбачення, хоча точний механізм ще уточнюється.
Команда вже шукає інші комбінації матеріалів і перевіряє роботу пристроїв за кімнатної температури. Якщо результат виявиться стійким, однокристальні багатовимірні датчики Холла можуть з'явитися в повсякденній техніці вже в найближчі роки.
Один крихітний пристрій тепер здатен замінити кілька попередніх сенсорів.
