Peneliti di Pusat RIKEN untuk Ilmu Materi Emergente Jepang telah mempelopori metode untuk mengukir perangkat nanoskala tiga dimensi dari kristal tunggal menggunakan sinar ion terfokus. Dengan membentuk struktur heliks dari kristal magnetik, mereka menciptakan dioda yang dapat dialihkan yang mengarahkan listrik secara lebih disukai ke satu arah. Pendekatan geometris ini dapat memungkinkan elektronik yang lebih efisien.
Terobosan ini, yang dirinci dalam studi yang diterbitkan di Nature Nanotechnology pada 2026, melibatkan pemahatan presisi dengan sinar ion terfokus untuk menghilangkan material pada skala sub-mikron. Para ilmuwan memproduksi heliks mikroskopis dari kristal magnetik topologis Co₃Sn₂S₂, yang terdiri dari kobalt, timah, dan belerang. Struktur kecil ini menunjukkan transportasi listrik non-reciprokal, bertindak sebagai dioda di mana arus mengalir lebih mudah ke satu arah daripada sebaliknya. Eksperimen mengungkapkan bahwa efek dioda berasal dari hamburan elektron yang tidak merata sepanjang dinding heliks yang chiral dan melengkung. Perilaku ini dapat diubah dengan mengubah magnetisasi material atau handedness heliks. Selain itu, pulsa listrik kuat terbukti membalikkan magnetisasi struktur, menyoroti interaksi dua arah antara bentuk, listrik, dan magnetisme. Teknik ini mengatasi keterbatasan fabrikasi tradisional, yang sering menurunkan kualitas material atau membatasi pilihan. Dengan memungkinkan desain 3D dari hampir semua material kristalin, ini menjanjikan perangkat yang lebih kecil dan kuat untuk aplikasi seperti konversi AC/DC, pemrosesan sinyal, dan LED. Max Birch, penulis utama studi, menjelaskan: «Dengan memperlakukan geometri sebagai sumber pemecahan simetri setara dengan sifat material intrinsik, kita dapat merekayasa non-reciprocity listrik pada tingkat perangkat. Metode nano-pemahatan sinar ion terfokus yang baru kami kembangkan membuka berbagai studi tentang bagaimana geometri perangkat tiga dimensi dan melengkung dapat digunakan untuk merealisasikan fungsi elektronik baru.» Pemimpin kelompok Yoshinori Tokura menambahkan: «Secara lebih luas, pendekatan ini memungkinkan desain perangkat yang menggabungkan keadaan elektronik topologis atau sangat berkorelasi dengan kelengkungan yang direkayasa dalam rezim transportasi balistik atau hidrodinamik. Konvergensi fisika material dan nanofabrikasi menunjuk ke arsitektur perangkat fungsional dengan dampak potensial pada teknologi memori, logika, dan sensing.» Temuan ini menekankan bagaimana bentuk fisik dapat secara langsung memanipulasi gerakan elektron, membuka jalan untuk inovasi yang didorong geometri dalam elektronik.
