Le isole di dimensioni nanometriche di metallo magnetico distribuite sporadicamente tra i vuoti mostrano proprietà conduttive uniche sotto un campo magnetico. In un recente studio pubblicato su EPJ Plus , Anatoliy Chornous della Sumy State University in Ucraina e colleghi hanno scoperto che gli spazi vuoti impediscono l'allineamento magnetico diretto tra le isole adiacenti, che dipende dal campo magnetico esterno, consentendo il tunneling degli elettroni tra di loro. Tale comportamento di conduzione controllato dall'esterno apre le porte ad applicazioni nell'elettronica con sensori di campo magnetico, utilizzati per leggere i dati su dischi rigidi, biosensori e sistemi microelettromeccanici (MEMS), così come nella spintronica con dispositivi magnetici utilizzati per aumentare la densità di memoria.

Alla scala quantistica, i materiali caratterizzati da strutture a film sottile composte da strati magnetici e non magnetici alternati si comportano in modo da produrre quello che viene definito effetto Giant Magnetoresistenza (GMR). Questa scoperta è valsa ad Albert Fert e Peter Grünberg il Premio Nobel 2007 per la Fisica. In questo studio, gli autori hanno studiato isole di cobalto comprese tra 5 nanometri (nm) e 25 nm, così come isole di ferro comprese tra 10 nm e 30 nm.

Hanno scoperto che i valori massimi della conducibilità elettrica sotto un campo magnetico esterno si ottengono quando le isole hanno una larghezza compresa tra 3 nm e 5 nm, con barriere di vuoto comprese tra 1 nm e 3 nm tra loro. Però, hanno anche osservato che il tunneling di elettroni tra le isole dipende dall'orientamento relativo della direzione di magnetizzazione nelle isole adiacenti e dal campo magnetico esterno.

Inoltre, hanno determinato che la conduttività elettrica è massima quando i momenti magnetici nei granuli adiacenti sono orientati in parallelo, che porta all'effetto tunnel magnetoresistenza (TMR). Il valore della magnetoresistenza di tunneling dipende essenzialmente dalle proprietà di interfaccia del materiale isolante tra tali isole.