Os sensores magnéticos desempenham um papel fundamental em uma variedade de aplicações, como velocidade e detecção de posição na indústria automotiva ou em aplicações biomédicas. Dentro da estrutura do Laboratório Christian Doppler "Advanced Magnetic Sensing and Materials" liderado por Dieter Süss, novos sensores magnéticos foram realizados que ultrapassam as tecnologias convencionais em desempenho e precisão em uma cooperação entre a Universidade de Viena, a Universidade Krems do Danúbio e a Infineon AG. Os pesquisadores apresentam a novidade na última edição da revista. Nature Electronics .

Muitas aplicações tecnológicas modernas são baseadas em forças magnéticas, por exemplo. para mover componentes em veículos elétricos ou armazenar dados em discos rígidos. No entanto, os campos magnéticos também são usados ​​como sensores para detectar outros campos magnéticos. O mercado total de sensores de campo magnético com base na tecnologia de semicondutores atualmente é de US $ 1, 670 milhões e continua a crescer. Na indústria automotiva, por exemplo, sensores de campo magnético mais precisos são usados ​​em sistemas ABS que podem ser usados ​​para detectar a pressão dos pneus. Isso elimina a necessidade de sensores de pressão adicionais nos pneus e economiza recursos e custos. O uso de novas tecnologias de sensores magnetorresistivos, como magnetorresistência anisotrópica, A magnetorresistência gigante e a magnetorresistência de túnel são impulsionadas principalmente por sua sensibilidade aumentada e capacidade de integração aprimorada.

O núcleo dos novos sensores de campo magnético é um elemento de filme fino ferromagnético microestruturado que pode converter sinais magnéticos. Este assim chamado elemento transdutor muda seu comportamento elétrico assim que um campo magnético é aplicado de fora; as "agulhas de bússola atômicas, "os dipolos magnéticos atômicos, são realinhados e, portanto, alteram a resistência elétrica do elemento transdutor. Este comportamento é usado para determinar os campos magnéticos.

Contudo, o desempenho desses sensores é consideravelmente limitado por uma série de fatores. A origem física e os limites fundamentais foram analisados ​​em detalhes por uma equipe liderada por Dieter Süss em uma cooperação entre a Universidade de Viena, a Danube University Krems e a Infineon AG, no âmbito do Christian Doppler Laboratory "Advanced Magnetic Sensing and Materials". Recentemente, publicaram os resultados de suas investigações e propostas concretas de soluções na revista. Nature Electronics .

Por meio de simulações de computador que foram validadas por experimentos, os cientistas mostraram que ambos os sinais de interferência, ruído magnético e histerese, pode ser reduzido significativamente redesenhando o elemento transdutor. No novo design, os dipolos magnéticos atômicos do elemento transdutor estão alinhados em um círculo em torno de um centro, semelhante a um furacão. Um campo magnético externamente aplicado muda a posição do centro deste vórtice, o que, por sua vez, leva diretamente a uma mudança na resistência elétrica. "Este desenvolvimento mostra a primeira aplicação em massa de estruturas de vórtice magnético e uma melhoria significativa em relação aos sensores magnéticos convencionais, "diz o líder do projeto, Dieter Süss. O projeto de pesquisa é um excelente exemplo onde a pesquisa básica e questões puramente científicas, como o comportamento de estruturas de vórtices magnéticos em campos magnéticos externos, pode levar a aplicativos extremamente bem-sucedidos. "O pré-requisito para isso é uma cooperação entre a ciência e a indústria, em que a indústria fornece tanto as questões praticamente relevantes quanto as instalações técnicas, como salas limpas para a realização dessas tecnologias complexas, "diz Süss sobre esta importante sinergia.