Forskare vid University of Liverpool och University College London (UCL) har visat ett nytt sätt att använda en enda molekyl som magnetfältssensor.

I en studie, publicerad i Naturnanoteknik , laget visar hur magnetism kan manipulera hur elektricitet flödar genom en enda molekyl, ett viktigt steg som kan möjliggöra utveckling av magnetfältssensorer för hårddiskar som är en liten bråkdel av deras nuvarande storlek.

På hårddiskar, magnetiserade områden på snurrskivor används för att lagra information. När de magnetiserade områdena passerar en magnetisk sensor, de utlöser fluktuationer i elektrisk ström som flödar genom sensorn, så att data kan läsas. Att göra dessa områden mindre ökar hårddiskens lagringskapacitet utan att göra den större, men kräver också en mindre sensor.

Fadi El Hallak, en forskare vid UCL som tänkt på studien och nu arbetar för Seagate Technology, sade:"Att göra mindre sensorer är inte trivialt. Det är svårt att använda magnetism för att styra strömmen som flödar genom objekt som är stora på enstaka molekyler eftersom svaret på förändringar i magnetfältet ofta är mycket svagt".

För att komma runt detta problem, forskarna utvecklade en metod för att förstora effekten av magnetismen på strömmen i detektorn.

Mekanisk tunnel

Först, de skapade en korsning där en enda magnetisk molekyl var svagt kopplad till två metalliska ledningar. Barriärerna mellan molekylen och de närliggande metallerna var tillräckligt höga för att elektrisk laddning i metallerna inte skulle kunna flyta över barriärerna.

Dock, en liten bråkdel av elektronerna kan effektivt gå igenom barriärerna genom att genomgå kvantmekanisk tunnel, vilket gör att en liten ström kan flöda genom molekylen när en spänning appliceras över den.

Forskarna konfigurerade korsningen så att molekylen var mycket starkare kopplad till en metallledning än den andra. Magnetfältets effekt på tunnelströmmen utnyttjas sedan och förbättras kraftigt.

Dr Mats Persson, från University of Liverpools institution för kemi, sade:"Denna forskning visar en ny typ av enmolekylsensor för magnetfält, vilket är lovande för att skapa ny datorteknik. "