محققان توسعه فوق العاده حساس دستگاه برای تشخیص میدان های مغناطیسی

پراویدنس, R. I. [دانشگاه براون] - یک تیم از دانشگاه براون فیزیکدانان را توسعه داده است یک نوع جدید از جمع و جور فوق حساس مغناطیس. این دستگاه جدید می تواند مفید باشد در انواع برنامه های کاربردی مربوط به ضعیف میدان مغناطیسی, محققان می گویند.

"تقریبا همه چیز در اطراف ما تولید یک میدان مغناطیسی -- از دستگاه های الکترونیکی ما به ما ضرب و شتم قلب -- و ما می توانیم با استفاده از آن زمینه به دست آوردن اطلاعات در مورد تمام این سیستم گفت: باند شیائو صندلی قهوه ای گروه فیزیک و نویسنده ارشد مقاله توصيف دستگاه های جدید است. "ما کشف یک کلاس از سنسور که هستند فوق العاده حساس, اما نیز کوچک و ارزان قیمت را نمی با استفاده از قدرت زیادی است. ما فکر می کنیم وجود دارد می تواند بسیاری از برنامه های کاربردی بالقوه برای این سنسورهای جدید."

این دستگاه جدید است که مفصل در مقاله منتشر شده در فیزیک کاربردی حروف. قهوه ای دانشجوی Yiou ژانگ و پژوهشگر فوق دکترا وانگ کانگ بودند منجر نویسندگان این پژوهش است.

یک روش سنتی سنجش میدان مغناطیسی است که از طریق آنچه شناخته شده به عنوان اثر هال. هنگامی که انجام یک ماده حامل جریان در می آید در تماس با یک میدان مغناطیسی الکترون در آن زمان منحرف هستند و در جهت عمود بر جریان آنها. که ایجاد یک عمود بر ولتاژ که می توان با استفاده از سنسور هال به تشخیص حضور میدان مغناطیسی.

این دستگاه جدید با استفاده از یک پسر عموی به اثر هال-شناخته شده به عنوان غیر عادی اثر هال (اعتلا) - که مطرح می شود در مواد فرومغناطيس. در حالی که این اثر هال مطرح می شود با توجه به این اتهام از الکترون ها به اعتلا ناشی از اسپین الکترون کوچک گشتاور مغناطیسی هر یک الکترون. این اثر باعث می شود الکترون های مختلف با چرخش به پراکنده در جهات مختلف را افزایش می دهد که کوچک اما قابل تشخیص ولتاژ.

این دستگاه جدید با استفاده از فوق العاده نازک فرومغناطیسی فیلم ساخته شده از کبالت, آهن و بور اتم. چرخش الکترون ها ترجیح می دهند به تراز وسط قرار دارد در هواپیما از فیلم ملک به نام in-plane ناهمسانگردی. پس از این فیلم و درمان در یک درجه حرارت بالا در کوره و تحت یک میدان مغناطیسی قوی به چرخش الکترون توسعه تمایل به محور عمود به این فیلم با چه چیزی شناخته شده به عنوان عمود بر ناهمسانگردی. هنگامی که این دو anisotropies برابر قدرت چرخش الکترون به راحتی می توانید تغییر جهت خود را اگر مواد می آید در تماس با یک میدان مغناطیسی خارجی. که جهت گیری مجدد از چرخش الکترون است که قابل تشخیص از طریق اعتلا ولتاژ.

آن را یک میدان مغناطیسی قوی به تلنگر و چرخش در این فیلم که باعث می شود این دستگاه بسیار حساس است. در واقع آن را تا 20 برابر حساس تر از سنتی اثر هال, سنسور, محققان می گویند.

کلید ساخت این دستگاه کار است ضخامت کبالت-آهن-بورون فیلم. یک فیلم که بیش از حد ضخیم نیاز به قوی تر از میدان مغناطیسی برای تغییر جهت چرخش الکترون که باعث کاهش حساسیت. اگر این فیلم بیش از حد نازک است الکترون اسپین می تواند تغییر جهت خود به خود است که باعث می شود سنسور به شکست است. محققان دریافتند که نقطه شیرین برای ضخامت بود 0.9 نانومتر ضخامت حدود چهار یا پنج اتم.

محققان بر این باورند که دستگاه می تواند گسترده برنامه های کاربردی. یکی از نمونه های است که می تواند مفید برای پزشکان است که در مغناطیسی روش یک تکنیک است که با استفاده از مغناطیس به دنبال عوامل بیماری زا در نمونه مایع.

"از آنجا که این دستگاه بسیار کوچک است ما می توانیم هزاران یا حتی میلیون ها نفر از سنسور بر روی یک تراشه" ژانگ گفت. "که تراشه تست می تواند برای بسیاری از چیزهای مختلف در یک زمان و در یک نمونه است. که آزمایش ساده تر و کمتر گران است."

یکی دیگر از نرم افزار می تواند به عنوان بخشی از یک پروژه در حال انجام در شیائو آزمایشگاه با حمایت بنیاد ملی علوم. شیائو و همکارانش در حال توسعه مغناطیسی دوربین است که می تواند تصاویر با کیفیت بالا از میدانهای مغناطیسی تولید شده توسط کوانتومی مواد. چنین دقیق مغناطیسی مشخصات خواهد کمک به محققان در درک بهتر خواص این مواد است.

"فقط مانند یک دوربین به طور منظم, ما می خواهیم مغناطیسی گیری به عنوان بسیاری از پیکسل به عنوان امکان پذیر است" شیائو گفت. "هر مغناطیسی پیکسل در دوربین های ما این است که یک فرد سنسور مغناطیسی. سنسور نیاز به کوچک و آنها نمی توانند مصرف بیش از حد قدرت پس از این حسگر جدید می تواند مفید باشد در دوربین ما."

###

این پژوهش با حمایت بنیاد ملی علوم (OMA-1936221).

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.