Een tunnelovergang is een apparaat dat bestaat uit twee geleidende lagen gescheiden door een isolerende laag. klassiek, de weerstand voor het aansturen van stroom over een isolerende laag is oneindig; echter, wanneer de isolerende laag dun is (~ 1-2 nanometer), ladingsdragers kunnen tunnelen door de isolerende laag, vanwege hun kwantumkarakter. Wanneer de geleidende lagen magnetisch zijn, een magnetische tunnelovergang (MTJ), waarvan de weerstand afhangt van de magnetische configuraties, is verkregen. Huidige MTJ's hebben slechts twee weerstandstoestanden omdat ze parallelle of antiparallelle magnetische configuraties van de twee magnetische lagen ondersteunen. De tweestaten-MTJ speelt een centrale rol in spintronica, een tak van elektronica die het magnetische moment gebruikt dat geassocieerd is met de spin van het elektron naast de elektronenlading die in traditionele elektronica wordt gebruikt. Dus, bijvoorbeeld, de two-state MTJ is de belangrijkste bouwsteen van het magnetische random access memory (MRAM).

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de afdeling Natuurkunde van de Bar-Ilan University en het Instituut voor Nanotechnologie en Geavanceerde Materialen, samen met een groep van Instituto Superior Tecnico (IST), Universidade de Lisboa en INESC Microsystemen en Nanotechnologieën, hebben een nieuw type MTJ geïntroduceerd met vier weerstandstoestanden, en met succes aangetoond schakelen tussen de toestanden met spinstromen. Het verhoogde aantal toestanden wordt bereikt door een van de magnetische lagen te vervangen door een structuur in de vorm van twee kruisende ellipsen.

"Omdat onlangs is aangetoond dat structuren in de vorm van N-kruisende ellipsen twee tot de macht van 2N-toestanden kunnen ondersteunen, de huidige resultaten kunnen de weg vrijmaken voor MTJ's met een veel groter aantal resistentiestaten, " zegt prof. Lior Klein, Voorzitter van de afdeling Natuurkunde van de Bar-Ilan Universiteit, die de Bar-Ilan-groep leidde, waaronder Dr. Shubhankar Das, Ariël Zaig, en Dr. Moty Schultz. Prof. Susana Cardoso leidde de groep van Instituto Superior Tecnico (IST), Universidade de Lisboa en INESC Microsystemen en Nanotechnologieën, samen met Dr. Diana C. Leitao. "Dergelijke MTJ's kunnen nieuwe spintronica-apparaten mogelijk maken, bijv. multi-level MRAM die gegevens veel dichter opslaat, of neuromorf geheugen dat voldoet aan de uitdagingen van kunstmatige intelligentie bij het uitvoeren van cognitieve taken, ", vult Klein aan.