Los científicos de DESY han descubierto un método que allana el camino para una nueva generación de sensores magnéticos. Su procedimiento se puede utilizar para ampliar en gran medida la funcionalidad de dichos sensores, que es limitada cuando se utilizan métodos de producción convencionales, de modo que los sensores ahora puedenadaptarse individualmente a una amplia variedad de nuevas aplicaciones. Los científicos han presentado su proceso de fabricación en la revista científica Materiales funcionales avanzados .
Los sensores magnéticos, o más exactamente, sensores magnetorresistivos, son componentes pequeños, altamente sensibles y eficientes que nos rodean en todas partes de nuestra vida cotidiana. En los automóviles, miden la velocidad de rotación de las ruedas para los sistemas ABS y ESP;También se encuentran en los teléfonos móviles, leen datos de los discos duros y contribuyen a nuestra seguridad al detectar grietas microscópicas en los componentes metálicos. La variedad de estas aplicaciones significa que la funcionalidad de los sensores debe ajustarse individualmente para cada uno.
Los sensores magnetorresistivos están formados por pilas microscópicas de capas magnéticas y no magnéticas alternas, cada una de unos pocos nanómetros de espesor. Cuando se aplica un campo magnético externo a una pila multicapa, la resistencia eléctrica de la pila cambia. Aunque este giganteEl efecto magneto-resistivo GMR, por el descubrimiento de que Albert Fert y Peter Grünberg fueron galardonados con el Premio Nobel en 2007, ha revolucionado la tecnología de sensores, un problema ha persistido: la intensidad del campo magnético a la que los interruptores de resistencia está en gran medida fija.
Los investigadores de DESY ahora han desarrollado un procedimiento que les permite, por primera vez, tomar el control de las propiedades magnetorresistivas de los sistemas de sensores multicapa. Su método permite la intensidad de campo en la que cada capa magnética individual en la pila de minutos cambiaajustado de manera precisa y flexible. Además, la dirección preferencial para la magnetización de las capas individuales, el llamado "eje fácil", puede estar en cualquier orientación elegida. Como resultado, se puede lograr una multitud de nuevas propiedades del sensor directamentemedio.
"Hasta ahora, a menudo ha sido necesario ajustar la aplicación para que se ajuste al sensor; nuestra tecnología significa que podemos personalizar el sensor para que se ajuste a la aplicación deseada", explica el Dr. Kai Schlage de DESY, autor principal depapel.
La tecnología de sensor mejorada se basa en un proceso conocido como depósito de incidencia oblicua u OID. El método, que ya se utiliza para capas individuales, permite que los materiales magnéticos arbitrarios se formen magnéticamente sobre sustratos arbitrarios. El ángulo de depósito puede ser precisovaría y proporciona una manera simple de determinar si una capa magnética cambia cuando el campo magnético externo alcanza una fuerza de 0.5 militeslas o cien veces ese nivel, lo que corresponde aproximadamente a la diferencia entre 10 y 1000 veces la fuerza del campo magnético de la Tierra.
Los científicos de DESY descubrieron que este procedimiento no solo se puede utilizar para capas individuales, sino que también es ideal para una gran cantidad de sistemas multicapa, lo que amplía considerablemente las posibilidades disponibles en el diseño convencional, así como la funcionalidad de las pilas magnéticas multicapa.Los investigadores fabricaron sus sistemas multicapa en máquinas de vacío diseñadas específicamente para este propósito.Los físicos realizaron experimentos en la línea de haz P01 de la fuente de radiación sincrotrón PETRA III de DESY para medir con precisión las propiedades magnéticas de cada capa de las pilas producidas y así pudieron demostrar queOID permite crear estructuras de magnetización arbitrariamente complejas y, lo que es más importante, crear nuevas pilas de capas múltiples con una precisión extremadamente alta.
En términos de sensores magnéticos, esto significa que ahora es posible producir directamente pilas multicapa microestructuradas que tengan composiciones idénticas de materiales y espesores pero que presenten características de sensor muy diferentes y novedosas.
"Nuestro procedimiento permite producir sensores magnéticos que entregan señales significativamente más precisas que contienen más información que también son más fáciles de procesar", dice el líder del grupo, Prof. Ralf Röhlsberger. "Esto permite, por ejemplo, monitorear los movimientos de rotación con mucha más precisión de lo que es posible hoy en día, mejorando significativamente la seguridad de los motores, unidades de accionamiento y sistemas de control del motor, especialmente en condiciones extremas ".
El grupo ya ha presentado una solicitud de patente para su método y espera demostrar su potencial comercial en una empresa cooperativa con socios industriales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DISEÑO Deutsches Elektronen-Synchrotron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :