Эффект GMR уже основан на идее электропроводности в ферромагнитных металлах, предложенных сэром Невиллом Ф. Моттом в 1936. На картине Мотта, электронах проводимости в ферромагнитном опыте металлов, рассеивающемся в зависимости от их микроскопического магнитного момента – вращение. Таким образом, электроны с одной ориентацией вращения рассеиваются меньше и поэтому более проводящие, чем электроны с противоположной ориентацией вращения. Эта асимметрия вращения в электронной проводимости значительно усилена, когда тонкие пленки ферромагнитных и антимагнитных металлов объединены вместе, чтобы сформировать клапан вращения, в котором электрическое удельное сопротивление становится очень чувствительным к магнитному полю, приводя к эффекту GMR.
Даже при том, что проводимость иждивенца вращения Мотта в основе магнитных воспоминаний и многих других технологий, ее непосредственное наблюдение было долговременной проблемой. Действительно фундаментальные параметры проводимости Мотта – зависимое от вращения время рассеивания электрона и зависимая от вращения электронная плотность – могут быть непосредственно и однозначно определены, только если проводимость металла измерена на тех же самых сверхбыстрых временных рамках, в которых происходит электронное рассеивание, который составляет под100 фемтосекунд (1 фс = 10-15 с, т.е. миллионный из миллионной из секунды). В течение многих десятилетий такие чрезвычайно быстрые временные рамки экспериментального измерения устранили наблюдение за магнитотранспортом в металлах на фундаментальном уровне.
В совместной работе, выполненной исследовательскими группами в Институте Макса Планка Исследования Полимера (MPI-P) и Johannes Gutenberg University (JGU), с вкладом Sensitec GmbH и Института Фрица Хабера Общества Макса Планка, ученым удалось сломать барьер скорости для фундаментальных магнитотранспортных измерений при помощи метода, названного сверхбыстрой спектроскопией терагерца (1 ТГц = 1 012 Гц, т.е. одной тысячей миллиардов колебаний в секунду). «Изучая взаимодействие электромагнитных волн THz – которые колеблются о том, с такой скоростью, как электроны в металле рассеивают свой импульс – с клапаном вращения, мы могли непосредственно измерить впервые фундаментальные параметры проводимости Мотта», объясняет Дмитрий Турчинович, руководитель проекта в MPI-P. «, В частности, Мы нашли, что традиционные измерения, выполненные на более медленных временных рамках значительно, недооценивают асимметрию вращения в рассеивании электрона, которое ответственно за магнитную эксплуатацию датчика».Результаты исследовательской группы: Зуэнминг Чжин, Александр Ткак, Фредерик Каспер, Виктор Спеттер, Хьюберт Гримм, Энди Томас, Тобиас Кампфрат и Миша Бонн, во главе с Дмитрием Турчиновичем (MPI-P) и Матиасом Клэеуи (JGU) были недавно изданы по своей природе Физика.
Эта работа добавляет новый и мощный инструмент, сверхбыструю спектроскопию THz, к исследованиям в spintronics, открывая новую область исследования – терагерц spintronics.