研究人员开发超敏装置,用于检测磁场

新的磁传感器是廉价的制造,适用于最小的功率是20倍,比很多传统的传感器更灵敏。

普罗维登斯,R.I. [CQ9游戏官网] - 一个团队CQ9游戏官网的物理学家已经开发出一种新型紧凑,超灵敏的磁力。研究人员表示,新的设备可以在各种涉及弱磁场应用。

“我们周围几乎所有产生的磁场 - 从我们的电子设备,以我们的跳动的心 - 我们可以使用这些字段来获得关于所有这些系统的信息,说:”肖刚,物理学和的资深作者的棕色系主任纸描述新设备。 “我们已经发现了一类超灵敏传感器,但也小,价格低廉,使不使用的权力。我们认为有可能是这些新传感器的许多潜在的应用。”

新设备在发表在一份文件中详细 应用物理快报。褐色研究生佑张和博士后研究员王康是研究的主要作者。 

感应磁场的传统方式是通过什么被称为霍尔效应。当导电材料承载电流进入与磁场相接触,在该电流的电子被偏转的方向垂直于它们的流动。创建一个小的垂直电压,其可以通过霍尔传感器被用来检测磁场的存在。

新装置利用一个表妹到霍尔效应的 - 被称为反常霍耳效应(AHE) - 它产生在铁磁材料。而霍尔效应产生是由于电荷的电子,所述AHE源于电子自旋,每个电子的微小磁矩。效果导致具有不同的自旋,以分散在不同的方向,这产生了一个小的但可检测的电压的电子。 

新设备使用由钴,铁和硼原子的超薄铁磁膜。的电子的自旋喜欢在膜的平面中对齐,属性称为面内各向异性。该膜是在高温炉和强磁场下进行处理后,电子的自旋开发垂直于与什么作为垂直各向异性的膜取向的倾向。当这两个各向异性具有相等的强度,如果材料与外部磁场接触电子自旋可以很容易地重新定向。该电子的自旋方向调整通过AHE电压是可检测的。 

它并不需要强磁场翻转的膜,这使得设备非常敏感的自旋。其实,这是高达20倍,比传统的霍尔效应传感器更灵敏,研究人员说。 

关键是使该装置的工作是钴 - 铁 - 硼膜的厚度。的膜是过厚需要更强的磁场重新定向的电子自旋,从而降低灵敏度。如果膜过薄,电子自旋可以重新定位自己的,这将导致传感器发生故障。研究人员发现,甜蜜点为厚度为0.9纳米,厚度为约四个或五个原子。 

研究人员认为,该设备可以有广泛的应用。一个示例可能是有帮助的医生是在磁性免疫测定法,其使用磁性寻找流体样品中的病原体的技术。 

“因为该设备是非常小的,我们可以把十万甚至上百万的传感器在一个芯片上,”张说。 “该芯片可以在单一样品中同时测试许多不同的事情。这将使测试更容易,更便宜。”

另一个应用程序可能是由美国国家科学基金会支持小的实验室正在进行的项目的一部分。肖和他的同事正在开发一种磁性摄像头,可以使量子材料产生的磁场的高清晰度图像。如此详细的磁性轮廓将有助于研究人员更好地了解这些材料的性能。 

“就像一个普通的摄像头,我们希望我们的摄像头磁有尽可能多的像素成为可能,”小刘说。 “在我们的相机每个磁性像素是一个单独的磁传感器。传感器必须很小,他们不能消耗太多功率,所以这种新的传感器可以在我们的镜头非常有用。”

这项研究是由美国国家科学基金会(OMA-1936221)的支持。

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