Một nhóm nhà nghiên cứu do Viện NanoSystems California tại Đại học California, Los Angeles (UCLA) đứng đầu, khám phá ra phương pháp mới, kết hợp nam châm với chất bán dẫn, loại vật liệu tạo nên cốt lõi của máy tính, điện thoại thông minh và hầu hết thiết bị điện tử.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học cố gắng kết hợp từ tính vào chất bán dẫn, nhưng việc này vẫn diễn ra khá chậm. Cho đến nay, họ chỉ có thể thay thế một phần rất nhỏ, khoảng 5%, các nguyên tử trong chất bán dẫn bằng các nguyên tử từ tính.

Nếu nhiều hơn thế, các nguyên tử từ tính sẽ bắt đầu kết tụ với nhau, phá vỡ các đặc tính của vật liệu, khiến việc kiểm soát trở nên khó khăn hơn. Giờ đây, các nhà khoa học tạo ra phương pháp mới, có thể thay đổi điều đó.

Nhóm nghiên cứu đưa ra kỹ thuật mới, có thể bao gồm tới 50% nguyên tử từ tính trong chất bán dẫn, gấp 10 lần so với các phương pháp trước đây. Họ dùng các nguyên tố như sắt, mangan, coban, kết hợp chúng với nhiều loại vật liệu bán dẫn khác nhau, tạo ra hơn 20 chất bán dẫn từ tính hoàn toàn mới.

Phương pháp mới này thực hiện xếp chồng các lớp bán dẫn siêu mỏng và các lớp nguyên tử từ tính một cách có tổ chức. Thiết kế phân lớp này, cho phép vật liệu mới vẫn giữ các đặc tính riêng biệt của nó, đồng thời có thêm tính chất từ tính hoàn toàn mới mà trước đây không thể có được.

Vật liệu từ tính mới mở ra các khả năng mới thú vị cho nghiên cứu và ứng dụng. Một lĩnh vực đầy hứa hẹn là spintronics, loại thiết bị điện tử dựa trên spin của hạt. Thiết bị điện tử truyền thống sử dụng điện tích của electron để xử lý thông tin. Trong khi đó, spintronics sử dụng hướng spin của electron (lên hoặc xuống) để lưu trữ và truyền dữ liệu.

Phương pháp này giúp xử lý thông tin nhanh hơn, tốn ít năng lượng hơn, tỏa nhiệt ít hơn, chiếm ít không gian hơn. Công nghệ spintronic đã đóng vai trò quan trọng trong đầu đọc ổ cứng, nhưng nghiên cứu mới này có thể mở rộng ứng dụng của nó một cách đáng kể, góp phần quan trọng xây dựng thế hệ máy tính tiếp theo mạnh mẽ, bền vững hơn.

Vật liệu từ tính mới thậm chí có thể giúp chế tạo máy tính lượng tử, có khả năng giải quyết các vấn đề mà máy tính hiện nay không thể giải quyết. Công trình này không chỉ mở rộng ranh giới của khoa học vật liệu mà còn hướng tới tương lai các thiết bị điện tử mạnh mẽ hơn, bền vững hơn, năng lực mạnh hơn bao giờ hết.