Vào năm 1879, Edwin Hall nhận thấy rằng từ trường vuông góc với dòng điện trong vật dẫn tạo ra một điện áp ngang. Hơn một thế kỷ qua, người ta cho rằng hiệu ứng chỉ hoạt động ở vị trí như vậy — từ trường vuông góc nghiêm ngặt với mặt phẳng của mẫu. Các nhà khoa học từ Đại học Carnegie Mellon đã chứng minh điều ngược lại.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một dị cấu trúc siêu mỏng từ vài lớp nguyên tử tantali-iridi-telluride và crôm-germani-telluride từ tính. Nhờ việc lựa chọn chính xác tính đối xứng của các tinh thể và sự tiếp xúc gần gũi giữa các lớp, từ tính từ vật liệu thứ hai đã thấm vào vật liệu thứ nhất mà không phá hủy các tính chất điện tử của nó.
Trong các thiết bị như vậy, các nhà khoa học đã ghi nhận không chỉ tín hiệu Hall quen thuộc mà còn cả một phản hồi thứ hai, khác thường, phụ thuộc vào từ độ trong mặt phẳng của vật liệu. Điều này có nghĩa là một cảm biến thu nhỏ giờ đây có thể đo từ trường theo hai trục cùng một lúc.
Trước đây, để đo từ trường vectơ cần phải lắp đặt hai cảm biến riêng biệt. Kiến trúc mới đơn giản hóa cấu trúc và mở ra con đường cho các thiết bị nhỏ gọn hơn trong điện tử, giao thông và chẩn đoán y tế.
Mô hình hóa lý thuyết cho thấy rằng tại ranh giới giữa các lớp xuất hiện một tương tác spin-quỹ đạo bổ sung, chính tương tác này cho phép phản hồi trước đây bị «cấm». Thí nghiệm đã xác nhận các dự đoán, mặc dù cơ chế chính xác vẫn đang được làm rõ.
Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các tổ hợp vật liệu khác và kiểm tra hoạt động của thiết bị ở nhiệt độ phòng. Nếu kết quả tỏ ra ổn định, các cảm biến Hall đa chiều đơn tinh thể có thể xuất hiện trong công nghệ hàng ngày ngay trong những năm tới.
Một thiết bị nhỏ bé giờ đây có thể thay thế nhiều cảm biến trước đây.
