Физики Университета Юты смогли продемонстрировать так называемый обратный спиновый эффект Холла в нескольких органических полупроводниках, в том числе в фуллеренах C₆₀. Это открывает новый способ преобразования магнитного «спинового тока» в электрический. Пока не установлено, насколько велика эффективность этого метода, однако он вполне может найти применение в будущих поколениях батарей, солнечных элементов или компьютеров.

«Этот эффект настолько странен, что никто толком не знает, на что он может в конечном счёте сгодиться, — пишет профессор физики Кристоф Бёме (Christoph Boehme), один из авторов статьи, вышедшей 18 апреля в журнале Nature Materials. — но можно вообразить многие технические приложения, включая очень непривычные новые схемы преобразования энергии».

Обратный спиновый эффект Холла в 2008 г. был открыт в металлах, а затем в неорганических полупроводниках. В 2013 г. его получили в органическом полупроводящего полимере PEDOT:PSS, на который воздействовали непрерывным микроволновым излучением, но генерируемое напряжение было ничтожно (исчислялось нановольтами), а материал испытывал сильный нагрев.

Авторы статьи бомбардировали разработанное ими с учётом недочётов прежних исследований экспериментальное устройство — сэндвич из стеклянной основы и слоев органического полупроводника и железоникелевого ферромагнетика — микроволновыми импульсами длительностью от 100 до 5 тыс. наносекунд. Эти импульсы порождали спиновые волны в ферромагнетике, которые сначала преобразовывались в спиновый ток в полупроводнике, а затем и в электрический ток, регистрируемый по разности потенциалов на контактах устройства.

В эксперименте использовались семь разновидностей органических полупроводников, включая PEDOT:PSS, в котором обратный спиновый эффект Холла впервые наблюдался в 2013 г., три полимера, обогащённых платиной, два пи-сопряжённых полимера и фуллерен C60. Последний оказался наиболее эффективен в преобразовании спиновых волн в электричество.

По сравнению с работой 2013 года, в новых экспериментах наблюдался в 100 раз более сильный обратный спиновый эффект Холла, который на этот раз не «смазывался» микроволновым нагревом материала. Это исследование также показало, что преобразование спинового тока в электрический в органических полупроводниках, как и в неорганических проводниках/полупроводниках происходит через спин-орбитальное взаимодействие.