يبحث مجال الإلكترونيات السبينية (spintronics) عن بديل للإلكترونيات التقليدية حيث يواجه نمو الأحمال الحاسوبية حدودًا بسبب توليد الحرارة ومعمارية فون نيومان. يَعِد المنطق المبني على التيارات السبينية بالحساب داخل الذاكرة، لكنه حتى الآن اعتمد على مغناطيسات معدنية مثل الكوبالت-الحديد-البورون التي يصعب تصغيرها. مغناطيسات فان دير فالس مثل Fe3GaTe2 تجذب الانتباه بسبب مغناطيسيتها المنخفضة، وترتيب طبقاتها المرن، وأسطحها النظيفة دون روابط مكسورة. ومع ذلك، لم يعمل أي جهاز مبني عليها عند درجة حرارة الغرفة دون مجال مغناطيسي خارجي، ولم يُقَدَّ له استقرار حراري.
نمت بلورة Fe3GaTe2 بطريقة التدفق الذاتي، ثم قُصفت طبقة بسماكة 37 نانومترًا ونُقلت إلى ركيزة سيليكون مؤكسدة داخل قفاز أرجون. فوقها رُشّشت طبقة بلاتين بسماكة 4 نانومتر كمصدر للتيار السبيني. من الطبقة المزدوجة حُفر صليب هول مزدوج مع أقطاب كهربائية. الهندسة غير المتماثلة للصليب تكسر تناظر الانعكاس العرضي للمجال الكهربائي، مما يولّد سبينات متعامدة ومجالًا مغناطيسيًا فعالًا كافيًا لقلب المغنطة دون مجال خارجي. اختُبر القلب بنبضات تيار ذات مدد مختلفة، وقِيسَت مقاومة هول الشاذة.
يُظهر الجهاز حالتين مستقرتين «0» و«1» عند درجة حرارة الغرفة مع قسرية مقدارها 20 ميلي تسلا. دون مجال خارجي، يحدث القلب فقط في الصلبان غير المتماثلة، حيث يَنقلب الصليب الأيسر والأيمن في اتجاهين متعاكسين. أعطت قياسات اعتماد تيار القلب على مدة النبضة كثافة تيار حرجة داخلية مقدارها 1.8×10⁷ أمبير/سم² ومعامل استقرار حراري 50. هذا أول تقرير عن هذه المعاملات لمغناطيس فان دير فالس متجانس. بالنسبة لأبعاد القناة الصناعية 100×50 نانومتر²، فإن طاقة الكتابة المحسوبة تبلغ 1.5 فمتوجول لكل بت مع نبضة 1 نانوثانية، وهي أقل بمقدار 40 مرة من الأجهزة المحسّنة القائمة على التنغستن والكوبالت-الحديد-البورون.
يُظهر هذا العمل لأول مرة أن مغناطيس فان دير فالس متجانس مع قناة بلاتينية يمكن أن يكون أساسًا لمنطق سبيني قابل للتوسيع عند درجة حرارة الغرفة. على عكس الأعمال المجاورة التي استخدمت تدرجات في التركيب أو طبقات مغناطيسية حديدية مضادة أو بلورات منخفضة التناظر، تحقق هنا القلب دون مجال بفضل عدم التناظر الكهربائي في البلاتين عالي التوصيل. يفتح هذا الطريق أمام رقاقات حاسوبية كثيفة وموفرة للطاقة مع حساب داخل الذاكرة.
يمكن تحقيق مزيد من خفض طاقة الكتابة بتقليل سماكة Fe3GaTe2 إلى بضع طبقات واستخدام سبائك بلاتين ذات كفاءة أعلى للتيار السبيني. كما أن إضافة مقاومة مغناطيسية نفقية (tunnel magnetoresistance) واعدة للقراءة عالية الحساسية. تطوير هذه الأجهزة قد يؤدي إلى إنشاء دوائر منطق سبيني كاملة مدمجة مع تقنية CMOS.
ستؤثر النتائج على تطوير رقاقات موفرة للطاقة للذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، حيث تكون الكثافة وتوليد الحرارة أمرين حاسمين.
تحسين سماكة الطبقة المغناطيسية وتركيب معدن تأثير هول السبيني، بالإضافة إلى اختبار عمل الجهاز على مصفوفات من البتات النانوية.
لا يزال هناك تحدٍّ غير محلول في الإلكترونيات السبينية: تحقيق الاستقرار الحراري العالي والتيار المنخفض للقلب وقابلية التوسيع في وقت واحد عند درجة حرارة الغرفة. يُظهر هذا العمل أن مغناطيسات فان دير فالس قد تحل هذه المعضلة الثلاثية، لكن الأمر يتطلب اختبارًا على عناصر نانوية ومع نبضات دون نانوثانية.
طاقة 1.5 فمتوجول تعادل طاقة فوتون واحد من الضوء المرئي، لكنها كافية لقلب بت مغناطيسي.