Гігантський магнетоопір
“`html
1. Визначення
Гігантський магнетоопір (ГМО) — це квантово-механічний ефект, який виникає у тонких металевих плівках, що складаються з чергування феромагнітних і провідних немагнітних шарів. Суть ефекту полягає у значній зміні електричного опору плівки залежно від взаємної орієнтації намагніченості сусідніх магнітних шарів.
2. Одержання та природа ефекту
Отримання ГМО засноване на контрольованому нанесенні на підкладку плівок різного складу та магнітних властивостей. При зміні взаємного напрямку намагніченості сусідніх магнітних шарів за допомогою зовнішнього магнітного поля відбувається зміна електричного опору плівки. Це явище пов’язане з розсіюванням електронів, яке залежить від їхнього спіну.
3. Механізм ефекту
Плівки в структурі ГМО складаються з феромагнітних матеріалів з високою намагніченістю, таких як кобальт або нікель, і немагнітних або слабкомагнітних матеріалів, таких як мідь. Коли напрямки намагніченості сусідніх феромагнітних шарів однакові (паралельні), електрони проходять крізь структуру з меншим опором. Навпаки, коли напрямки намагніченості протилежні (антипаралельні), опір значно зростає через розсіювання електронів на границях між магнітними шарами.
4. Застосування ефекту
Гігантський магнетоопір має важливі практичні застосування:
* Датчики магнітного поля: Здатність ГМО виявляти зміни магнітного поля використовується в датчиках магнітного поля, які застосовуються в таких пристроях, як магніторезистивні головки читання-запису для жорстких дисків, системи протиугінних автомобілів і медичні сканери МРТ.
* Магнітна пам’ять: ГМО також використовується в магнітній пам’яті, відомій як магніторезистивна оперативна пам’ять (MRAM). Цей тип пам’яті відрізняється швидким доступом, низьким енергоспоживанням і високою щільністю зберігання даних.
* Спінові транзистори: ГМО став основою для розробки спінових транзисторів, які використовують спін електронів для передачі даних. Ці транзистори мають ряд переваг, таких як низьке енергоспоживання, висока швидкість і підвищена надійність.
5. Історія відкриття та Нобелівська премія
Ефект ГМО був незалежно відкритий у 1988 році французьким фізиком Альбером Фертом та німецьким фізиком Петером Грюнбергом. За це видатне відкриття вони були нагороджені спільною Нобелівською премією з фізики у 2007 році.
5.1. Альбер Ферт
Альбер Ферт — професор Університету Париж-Південь XI. Його дослідження в галузі магнетоопору розпочалися ще в 1971 році. Він зробив значний внесок у розуміння механізму ГМО та у розробку магніторезистивних головок читання-запису.
5.2. Петер Грюнберг
Петер Грюнберг — професор, а пізніше директор Юліхського дослідницького центру. Він проводив експерименти з плівками, що містять кобальт і мідь, і спостерігав великий ефект магнетоопору. Його робота відіграла ключову роль у експериментальному підтвердженні ГМО.
6.
Гігантський магнетоопір є важливим квантово-механічним ефектом, який знайшов практичне застосування в датчиках магнітного поля, магнітній пам’яті та спінових транзисторах. Відкриття ГМО в 1988 році революціонізувало електроніку та було відзначено Нобелівською премією з фізики в 2007 році.
Часто задавані запитання (FAQ)
1. Що таке гігантський магнетоопір?
Гігантський магнетоопір – це ефект, що виникає у металевих плівках, що містять феромагнітні та немагнітні шари, коли їх електричний опір змінюється залежно від взаємної орієнтації намагніченості сусідніх магнітних шарів.
2. Для чого використовується гігантський магнетоопір?
Гігантський магнетоопір використовується в датчиках магнітного поля, магнітній пам’яті (MRAM) і спінових транзисторах.
3. Хто відкрив гігантський магнетоопір?
Гігантський магнетоопір був незалежно відкритий Альбером Фертом і Петером Грюнбергом у 1988 році.
4. За що Альбер Ферт і Петер Грюнберг отримали Нобелівську премію?
Вони отримали Нобелівську премію з фізики в 2007 році за відкриття гігантського магнетоопору.
5. Які переваги використання гігантського магнетоопору?
Гігантський магнетоопір відрізняється високою чутливістю, швидким відгуком, низьким енергоспоживанням і високою щільністю зберігання даних.
“`
Опубліковано