Физики обнаружили новую разновидность эффекта Холла, который проявляется даже тогда, когда магнитное поле направлено вдоль материала, а не поперек него, как считалось необходимым почти полтора века. Работа опубликована в журнале Nature Materials.
Эффект Холла, открытый еще в 1879 году, лежит в основе множества датчиков магнитного поля. Суть его в том, что в проводнике с током, помещенном в магнитное поле, возникает поперечное напряжение. Классическая физика утверждала, что эффект появляется только при поле, направленном перпендикулярно току, — и на этом представлении построены современные приборы.
Исследователи под руководством Симранджита Сингха из Университета Карнеги — Меллона показали, что это не всегда так. Используя устройства толщиной всего в несколько нанометров — атомарно тонкие пленки, — они зафиксировали холловский отклик и при магнитном поле, параллельном материалу.
Открытие опровергает принцип, которому уже 147 лет, и меняет представление о том, в каких условиях возникает эффект. Практическая ценность в том, что один такой датчик способен измерять магнитное поле сразу вдоль нескольких осей.
Это значит, что вместо нескольких отдельных сенсоров можно будет использовать один компактный прибор для «многомерного» измерения магнитного поля. По словам Сингха, команда существенно расширила область применения эффекта Холла. Такие датчики могут пригодиться в электронике, транспортных системах и медицинской визуализации, где важны точность и миниатюрность.
Открытие также заставляет пересмотреть учебники: оказалось, что даже у, казалось бы, полностью изученного физического явления могут обнаружиться совершенно новые грани. Обнаружить неожиданный отклик удалось именно благодаря сверхтонким, атомарной толщины материалам, поведение которых отличается от привычных объемных проводников. Впрочем, от лабораторной демонстрации до готовых устройств потребуется время.
Ранее в NASA раскрыли причину глобальных сбоев GPS.