p Pesquisadores da National University of Singapore (NUS) desenvolveram um novo sensor magnético híbrido que é mais sensível do que a maioria dos sensores disponíveis comercialmente. Este avanço tecnológico aclama oportunidades para o desenvolvimento de sensores menores e mais baratos para vários campos, como eletrônicos de consumo, tecnologia da informação e Comunicação, biotecnologia e automotiva. p A invenção, liderado pelo Professor Associado Yang Hyunsoo do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Faculdade de Engenharia da NUS, foi publicado no jornal Nature Communications em setembro de 2015.

p Sensores magnéticos de alto desempenho em demanda

p Quando um campo magnético externo é aplicado a certos materiais, uma mudança na resistência elétrica, também conhecido como magnetorresistência, ocorre quando os elétrons são desviados. A descoberta da magnetorresistência abriu caminho para sensores de campo magnético usados ​​em unidades de disco rígido e outros dispositivos, revolucionando como os dados são armazenados e lidos.

p Na busca por um sensor de magnetorresistência ideal, pesquisadores valorizam as propriedades de alta sensibilidade a campos magnéticos altos e baixos, sintonia, e variações de resistência muito pequenas devido à temperatura.

p O novo sensor híbrido desenvolvido pela equipe liderada pelo Assoc Prof Yang, que também trabalha no NUS Nanoscience and Nanotechnology Institute (NUSNNI) e no Center for Advanced 2D Materials (CA2DM) da NUS Faculty of Science, pode finalmente atender a esses requisitos. Outros membros da equipe de pesquisa interdisciplinar incluem o Dr. Kalon Gopinadhan da NUSNNI e CA2DM; Professor Thirumalai Venkatesan, Diretor do NUSNNI; Professor Andre K. Geim, da Universidade de Manchester; e Professor Antonio H. Castro Neto do Departamento de Física NUS e Diretor do CA2DM.

p Mais de 200 vezes mais sensível do que os sensores disponíveis comercialmente

p O novo sensor, feito de grafeno e nitreto de boro, compreende algumas camadas de canais portadores de movimento, cada um dos quais pode ser controlado pelo campo magnético. Os pesquisadores caracterizaram o novo sensor testando-o em várias temperaturas, ângulos de campo magnético, e com um material de emparelhamento diferente.

p Dr. Kalon disse, "Começamos tentando entender como o grafeno responde sob o campo magnético. Descobrimos que uma estrutura de duas camadas de grafeno e nitreto de boro exibe uma resposta extremamente grande com campos magnéticos. Essa combinação pode ser utilizada para aplicações de detecção de campo magnético."

p Comparado a outros sensores existentes, que são comumente feitos de silício e antimoneto de índio, o sensor híbrido do grupo exibiu uma sensibilidade muito maior a campos magnéticos. Em particular, quando medido a 127 graus Celsius (a temperatura máxima em que a maioria dos produtos eletrônicos é operada), os pesquisadores observaram um ganho de sensibilidade de mais de oito vezes em relação aos resultados de laboratório relatados anteriormente e mais de 200 vezes maior do que a maioria dos sensores disponíveis comercialmente.

p Outro avanço nesta pesquisa foi a descoberta de que a mobilidade das multicamadas de grafeno pode ser parcialmente ajustada pelo ajuste da tensão no sensor, permitindo que as características do sensor sejam otimizadas. Esse controle dá ao material uma vantagem sobre os sensores disponíveis no mercado. Além disso, o sensor mostrou muito pouca dependência da temperatura em relação à temperatura ambiente até a faixa de 127 graus Celsius, tornando-o um sensor ideal para ambientes de alta temperatura.

p Atendendo à demanda da indústria

p A indústria de sensores de magnetorresistência, estimado em US $ 1,8 bilhão em 2014, deverá crescer para US $ 2,9 bilhões até o ano 2020. Os sensores de magnetorresistência à base de grafeno são uma grande promessa em relação aos sensores existentes devido ao seu desempenho estável em relação à variação de temperatura. eliminando a necessidade de dispendiosos wafers ou circuitos de correção de temperatura. O custo de produção do grafeno também é muito menor do que o do silício e do antimoneto de índio.

p As aplicações potenciais para o novo sensor incluem a indústria automotiva, onde os sensores nos carros, localizados em dispositivos como medidores de fluxo, sensores de posição e intertravamentos, atualmente são feitos de silício ou antimoneto de índio. Por exemplo, quando houver mudança de temperatura devido ao ar-condicionado do carro ou ao calor do sol, as propriedades dos sensores convencionais do carro também mudam. Para combater isso, um mecanismo de correção de temperatura é necessário, incorrendo em custos de produção adicionais. Contudo, com o novo sensor híbrido da equipe, a necessidade de wafers caros para fabricar os sensores, e circuitos adicionais de correção de temperatura podem ser eliminados.

p "Nosso sensor está perfeitamente preparado para representar um sério desafio no mercado de magnetorresistência, preenchendo as lacunas de desempenho dos sensores existentes, e encontrar aplicações como interruptores térmicos, discos rígidos e sensores de campo magnético. Nossa tecnologia pode até ser aplicada a aplicações flexíveis, "acrescentou o Prof. Associado Yang.

p A equipe de pesquisa registrou uma patente para a invenção. Seguindo este estudo de prova de conceito, os pesquisadores planejam ampliar seus estudos e fabricar wafers do tamanho da indústria para uso industrial.