پژوهش‌گران نمونه‌ای از PdCoO₂ که اکسیدی فلزی، نانومغناطیسی و بسیار رساناست را در میدان مغناطیسی قوی قرار داده و کاهشی 35000 درصدی در مقاومت الکتریکی آن مشاهده کردند.

برخی مواد چندلایه در اثر قرارگیری در میدان مغناطیسی، دچار دگرگونی‌های شدید و نامعمولی در مقاومت الکتریکی خود می‌شوند. این پدیده که با نام «ابر مقاومت مغناطیسی (یا به طور اختصار GMR)» شناخته می‌شود گرچه به صورت یک پژوهش بنیادی در سال‌های دهه‌ی 1980 آغاز شد، اما کشف آن انقلابی در فن‌آوریِ ساختِ درایوهای سخت برای ذخیره‌سازی داده‌ها پدید آورد. برای ساختِ این مواد چندلایه، لایه‌های نازکی از جنسِ موادِ فرومغناطیس و نانومغناطیس را به صورت یک‌درمیان بر روی یک‌دیگر می‌چینند. دگرگونی‌های شدیدی که در میزان مقاومت الکتریکی این مواد رخ می‌دهد ریشه در این واقعیت دارد که پراکندگی الکترون‌هایی که در طول یا عرض این لایه‌های نازک شارش می‌یابند،‌ وابسته به اسپین آن‌هاست. دگرگونی‌هایی که به دلیل پدیده‌ی GMR در مقاومت این مواد رخ می‌دهد به جزییات شرایط قرارگیری آن‌ها بستگی دارد. اما در دمای اتاق، مقاومت الکتریکی نزدیک به 40 درصد کاهش می‌یابد.

کورتزی اچ. تاکاتسو/ دانش‌گاه کلان‌شهریِ توکیو

هم‌اینک هیروشی تاکاتسو (Hiroshi Takatsu) از دانش‌گاه کلان‌شهریِ توکیو (Tokyo Metropolitan University) در ژاپن به همراه هم‌کارانش، یافته‌های خود را به مجله‌ی Physical Review Letters گزارش کرده‌اند. این گروه پژوهشی، گونه‌ی متفاوتی از تغییرات شدید مقاومت الکتریکی را در مواد نانومغناطیسی کشف کرده‌اند که در اثر اعمال میدان مغناطیسیِ خارجی رخ می‌دهد. این اثر که در گذشته نادیده انگاشته می‌شد، راهی به سوی ساختِ نسل تازه‌ای از حس‌گرهای مغناطیسی باز خواهد کرد.

Takatsu و هم‌کارانش نمونه‌ای از PdCoO₂ را بررسی کردند که به طور ذاتی لایه‌نشانی شده بود. این ماده اکسیدی فلزی، نانومغناطیسی و بسیار رساناست. این پژوهش‌گران دریافتند که هرگاه این ماده در میدان مغناطیسی با شدت 14 تسلا قرار گرفته و تا دمای 2 درجه‌ی کلوین سرد شود، تغییری 35000 درصدی در مقاومت آن رخ می‌دهد. پژوهش‌گران این تغییر را به نیروی لورنتسی نسبت می‌دهند که توسط این میدان مغناطیسی بسیار قوی به الکترون‌ها وارد شده و حرکتِ عرضیِ آن‌ها در لایه‌ها را مختل می‌کند. در واقع الکترون‌ها به جای این‌که در جریانِ الکتریکی، توزیع شده و شارش یابند در حرکت‌های مداری گیر می‌افتند، درست مانند آن‌که دسته‌ای از دوندگان دوی ماراتن به جای تکاپو برای رسیدن به خط پایان، در مدارهای دایروی شروع به دویدن کنند.

نویسندگان این مقاله چنین گمان می‌کنند که دلیل آن‌که این اثر تا به حال دیده نشده آن است که مواد مرکب لایه‌نشانی‌شده که فاصله‌ی لایه‌ها در آن به اندازه‌ی فواصل اتمی بوده و در عین حال،  قابلیت شارشِ حامل‌های بار الکتریکی در آن‌ها بسیار بالا باشد، بسیار کم‌یاب هستند. اگر برای دیدن این پدیده نیازی به آهن‌رباهای غول‌پیکر خارجی و سردسازی به کمک هلیوم مایع نباشد، مشاهده‌ی این پدیده آسان‌تر شده و راهی به سوی کشف موادی باز خواهد شد که در اثر قرارگیری در میدان مغناطیسی، رسانا می‌شوند.

منبع:  The 35000% Solution