日本产业技术综合研究所（AIST）纳米科技研究部门纳米结构物理特性理论研究小组的古门聪士等人通过理论计算得出，使用内含铁磁体、磁金属原子的碳纳米管能够实现磁存储器的多值化。该理论是在日本淡路梦舞台国际会议大厅举办的“第25届富勒烯?纳米管纪念座谈会”的第二天（即2003年7月24日），以《内含铁磁体、磁金属原子的纳米管、铁磁体接合的自旋相关传导（spin-dependent conduction）：有关多值化的探讨》为题而发表的。
这种方式是指先让具有不同自旋向量（极性和绝对值）的两个铁磁体电极相接合，然后把各自的自旋向量之和定为存储器的值（如图2）。自旋极性的组合包括（上?上）、（上?下）、（下?上）和（下?下）4种，并利用自旋向量之和的绝对值对4种组合进行区分。一个铁磁体电极相当于存储单元的1位，每个接合可表示相当于2位的值。其实就是将二个铁磁体电极做成钴（Co）和镍（Ni）等材料，然后分别施加磁场，来实现4种组合。
图2：采用碳纳米管的多值磁存储器概念
利用外部磁场作用（写入）而产生的4种值通过对传导于二个铁磁体电极接合材料中的电流值进行测定来加以区分（读取）。接合二个铁磁体的材料其自身的自旋极性必须稳定，最合适的是内含直径10nm～100nm磁性金属的碳纳米管。因为该尺寸的磁性金属具有顽磁力高、磁化稳定的特性。而且碳纳米管在长度不足130nm时还具有导电电子（conduction electron）不易进行自旋反转的特性。
由计算结果得知，碳纳米管不论是金属还是半导体，均可通过测定电流值来识别自旋向量的4种值。图3表示的是碳纳米管具有金属特性，且长度为直径的20倍时的结果。
图3：可通过测定内含铁磁体、磁性金属原子的碳纳米管电流值，区分自旋向量的4种值
