De la descoperirea lui în 1879, efectul Hall a fost considerat valabil doar atunci când câmpul magnetic e aplicat perpendicular pe un material. Fizicieni de la Carnegie Mellon au demonstrat acum, într-un studiu publicat în Nature Materials, că același efect apare și atunci când câmpul e orientat paralel cu suprafața materialului – o posibilitate discutată teoretic, dar niciodată confirmată experimental.

Efectul Hall, numit după fizicianul Edwin Hall, care l-a descris în 1879, arată că un câmp magnetic aplicat perpendicular pe un material prin care trece curent electric deviază sarcinile în mișcare, producând o tensiune măsurabilă pe marginile materialului. Din acest semnal, cercetătorii pot afla dacă purtătorii de curent sunt sarcini pozitive sau negative, câți sunt și cât de ușor se deplasează. E principiul din spatele senzorilor Hall, folosiți astăzi în tot, de la automobile la tastaturi de calculator.

Ce s-a schimbat, de fapt

Timp de un secol și jumătate, asumpția standard a fost că doar un câmp magnetic perpendicular pe planul materialului produce o tensiune Hall. „Multă vreme, oamenii au crezut că efectul Hall funcționează doar atunci când câmpul magnetic e aplicat perpendicular pe planul filmului. Noi am arătat că nu e adevărat, poți obține un răspuns și atunci când câmpul e paralel cu planul”, a spus Simranjeet Singh, profesor asociat de fizică la Carnegie Mellon și coordonatorul studiului.

Ideea unui efect Hall anormal „în plan” fusese propusă teoretic, dar niciodată demonstrată experimental, în principal pentru că era greu de găsit un material magnetic cu simetria cristalină potrivită. „Ideea exista, dar e foarte dificil să faci un material magnetic cu simetria corectă”, a spus Singh. „Ce am făcut noi a fost să găsim un material cu simetria potrivită și să-l facem magnetic.”

Cum au construit dispozitivul

Echipa, care a inclus și cercetătoarea Jyoti Katoch, specializată în fabricarea de dispozitive din materiale cuantice bidimensionale, a pornit de la tellurură de tantal și iridiu (TaIrTe₄), un material cu simetria cristalină necesară, subțiat până la câțiva atomi grosime. L-au combinat cu un strat magnetic, tellurură de crom și germaniu (Cr₂Ge₂Te₆). Din cauza apropierii dintre cele două straturi, proprietățile magnetice „se scurg” în stratul nemagnetic, care capătă astfel proprietăți magnetice fără să-și piardă caracteristicile electronice.

În dispozitivele rezultate, groase de doar câțiva atomi, echipa a observat atât semnalul Hall convențional, cât și un semnal suplimentar, neconvențional, care urmărește magnetizarea din interiorul planului materialului. Practic, un singur dispozitiv ultra-subțire poate detecta acum câmpuri magnetice pe mai multe axe deodată. „Am extins aplicațiile potențiale ale acestor materiale”, a spus Singh. „Poți face detecție magnetică multidimensională cu un singur senzor. Înainte era nevoie de doi senzori pentru a măsura câmpul magnetic pe două direcții.”

Mecanismul, explicat teoretic

Shubhayu Chatterjee, profesor asistent de fizică la aceeași universitate, a realizat modelarea teoretică menită să explice mecanismul din spatele efectului. Potrivit lui, simetria redusă provocată de combinarea celor două materiale permite apariția unui cuplaj suplimentar spin-orbită la interfața dintre straturi, esențial pentru ca efectul să apară odată ce stratul magnetic devine feromagnetic, la temperaturi joase. Chatterjee precizează totuși că unele caracteristici ale semnalului observat sunt compatibile cu o origine intrinsecă a fenomenului, dar că mecanismul exact rămâne de confirmat prin caracterizarea detaliată a materialului TaIrTe₄ subțiat la câteva straturi.

Deocamdată, efectul a fost observat doar la temperaturi joase, iar echipa de la Carnegie Mellon caută alte combinații de materiale care ar putea prezenta același comportament, precum și modul în care dispozitivul se comportă la temperatura camerei, pasul necesar pentru orice aplicație reală. Rămâne, cel puțin pentru moment, o descoperire de laborator: dovada că un principiu vechi de 150 de ani nu era, de fapt, complet.

---

SURSELE

• Kao, I.-H., Bandapelli, R. K., Cui, Z., Zhang, S., Tang, J., Qian, T., Sasmal, S., Tiwari, A., Chen, M.-T., Posti, R., Rao, R., Li, J., Edgar, J. H., Watanabe, K., Taniguchi, T., Ni, N., Xu, S.-Y., Ma, Q., Chatterjee, S., Katoch, J., Singh, S., „In-plane anomalous Hall effect in a low-dimensional system”, Nature Materials, 2026. DOI: 10.1038/s41563-026-02611-9 — sursa primară
• Carnegie Mellon University (Amy Pavlak Laird), „CMU Physicists Take Hall Effect in a New Direction”, comunicat instituțional, 19 august 2026: cmu.edu
• ScienceDaily, 1 septembrie 2026 — verificare