Las islas de tamaño nanométrico de metal magnético esparcidas esporádicamente entre huecos de vacío muestran propiedades conductoras únicas bajo un campo magnético. En un estudio reciente publicado en EPJ Plus , Anatoliy Chornous de la Universidad Estatal de Sumy en Ucrania y sus colegas encontraron que los huecos de vacío impiden la alineación magnética directa entre las islas adyacentes, que depende del campo magnético externo, al tiempo que permiten la formación de túneles de electrones entre ellas. Este comportamiento de conducción controlado externamente abre la puerta a aplicaciones en electrónica con sensores de campo magnético, que se utilizan para leer datos en unidades de disco duro, biosensores y sistemas microelectromecánicos (MEMS), así como en espintrónica con dispositivos magnéticos utilizados para aumentar la densidad de la memoria.

En la escala cuántica, Los materiales caracterizados por estructuras de película delgada compuestas por capas alternas magnéticas y no magnéticas se comportan de una manera que produce lo que se conoce como efecto de magnetorresistencia gigante (GMR). Este descubrimiento le valió a Albert Fert y Peter Grünberg el Premio Nobel de Física 2007. En este estudio, los autores estudiaron islas de cobalto de entre 5 nanómetros (nm) y 25 nm, así como islas de hierro de entre 10 nm y 30 nm.

Encontraron que los valores máximos de la conductividad eléctrica bajo un campo magnético externo se obtienen cuando las islas tienen un ancho de entre 3 nm y 5 nm, con barreras de vacío de entre 1 nm y 3 nm entre ellas. Sin embargo, también observaron que el efecto túnel de electrones entre las islas depende de la orientación relativa de la dirección de magnetización en las islas adyacentes y del campo magnético externo.

Además, determinaron que la conductividad eléctrica es máxima cuando los momentos magnéticos en los gránulos adyacentes se orientan en paralelo, que conduce al efecto de magnetorresistencia de túnel (TMR). El valor de la magnetorresistencia de tunelización depende esencialmente de las propiedades de interfaz del material aislante entre esas islas.