مقاومت یک ماده ارگانیک به طور قابل اندازه‌گیری در میدان‌های مغناطیسی کوچک، با حساسیتی نظیر آنچه در پرندگان مهاجر دیده می‌شود، تغییر می‌کند.

مقاومت برخی رساناهای ارگانیک در میدان‌های مغناطیسیِ چند میلی تسلا (mT) به مقدار جزئی ولی قابل اندازه‌گیری کم و زیاد می‌شود. این اثر می‌تواند برای حسگری تغییرات کوچک یک میدان ضعیف به کار گرفته شود. اکنون فیلیپه کِلم Philippe Klemm و همکارانش در دانشگاه رگنزبورگ آلمان رسانای ارگانیکی را یافته‌اند که این اثر میدانی در آن کاملا محسوس است و به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا تغییرات میدانی در حد چندصد نانو تسلا (nT) یا کمتر از 1% شدت میدان زمین را آشکارسازی کنند. گروه تحقیق معتقد است حساسیت بالای ماده به میدان‌های کوچک ممکن است به ساز‌ و کار حسگری میدان مربوط باشد همان چیزی که پرندگان را قادر به مهاجرت در فصول مختلف می‌کند.

گروه، لایه‌ای نازک از یک رسانای ارگانیک با پایه پلیمری ساخت که PEDOT:PSS نام دارد. آن‌ها به لایه میدان مغناطیسی اعمال کردند و متوجه شدند که وقتی میدان تا 1mT افزایش می‌یابد، مقاومت لایه به اندازه کسر کوچکی از یک درصد افت می‌کند. سپس اگر میدان باز هم افزایش پیدا ‌کند مقاومت با انحنایی ناگهان زیاد می‌شود. در دماهای پایین این «انحنا» در مقاومت‌مغناطیسی آنقدر تیز است که وسیله بتواند تغییرات میدان در حد 100nT را آشکار کند.  

مقاومت‌مغناطیسی در رساناهای ارگانیک اغلب به این خاطر است که بازترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها به حالت اسپینی حامل‌های بار بستگی دارد که ممکن است در یک میدان تغییر کند. کِلم و همکارانش پیشنهاد می‌دهند که حساسیتِ PEDOT:PSS به میدان‌های بسیار کوچک احتمالاً از برهمکنش‌های اسپین-اسپین ناشی می‌شود که بر نرخ بازترکیب اثرگذار است. مدل‌های بازترکیبِ اسپین-وابسته‌ی مشابهی برای توضیح جهت‌یابی مغناطیسی در پرندگان مهاجر استفاده شده‌اند که حساسیت میدانی آن‌ها مانند چیزی است که در ابزارهای گروه تحقیق دیده‌ می‌شود.   

این تحقیق در Physical Review B به چاپ رسیده است.    

منبع