Les îlots de taille nanométrique de métal magnétique répartis sporadiquement entre les espaces sous vide présentent des propriétés conductrices uniques sous un champ magnétique. Dans une étude récente publiée dans EPJ Plus , Anatoliy Chornous de l'Université d'État de Sumy en Ukraine et ses collègues ont découvert que les espaces sous vide entravent l'alignement magnétique direct entre les îles adjacentes, qui dépend du champ magnétique externe, tout en permettant un effet tunnel électronique entre elles. Un tel comportement conducteur contrôlé de l'extérieur ouvre la porte à des applications en électronique avec des capteurs de champ magnétique - qui sont utilisés pour lire des données sur des disques durs - des biocapteurs et des systèmes microélectromécaniques (MEMS), ainsi qu'en spintronique avec des dispositifs magnétiques utilisés pour augmenter la densité de la mémoire.

A l'échelle quantique, les matériaux caractérisés par des structures en couches minces composées de couches magnétiques et non magnétiques alternées se comportent d'une manière qui produit ce que l'on appelle l'effet de magnétorésistance géante (GMR). Cette découverte a valu à Albert Fert et Peter Grünberg le prix Nobel de physique 2007. Dans cette étude, les auteurs ont étudié des îlots de cobalt compris entre 5 nanomètres (nm) et 25 nm, ainsi que des îlots de fer compris entre 10 nm et 30 nm.

Ils ont constaté que les valeurs maximales de la conductivité électrique sous un champ magnétique externe sont obtenues lorsque les îlots ont une largeur comprise entre 3 nm et 5 nm, avec des barrières à vide comprises entre 1 nm et 3 nm entre elles. Cependant, ils ont également observé que l'effet tunnel des électrons entre les îlots dépend de l'orientation relative de la direction d'aimantation dans les îlots adjacents et du champ magnétique extérieur.

En outre, ils ont déterminé que la conductivité électrique est maximale lorsque les moments magnétiques dans les granules adjacents sont orientés en parallèle, ce qui conduit à l'effet tunnel de magnétorésistance (TMR). La valeur de la magnétorésistance tunnel dépend essentiellement des propriétés d'interface du matériau isolant entre ces îlots.