A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Az óriás mágneses ellenállást (Giant magnetoresistance, GMR) 1988-ban fedezték fel, amiért Albert Fert (1938–) francia fizikus és Peter Grünberg (1939–2018) német fizikus 2007-ben fizikai Nobel-díjat kapott.[1]
A felfedezés jelentős szerepet játszik a különböző mágneses érzékelők és egy új generációjú elektronika, a spintronika kifejlődésében.
Történet
William Thomson (1824–1907) angol matematikus, mérnök 150 évvel ezelőtt figyelte meg, hogy bizonyos ferromágneses anyagok (vas, kobalt, nikkel, stb.) ellenállása függ a külső mágneses tér irányától. Ezt a jelenséget ma anizotróp mágneses ellenállásnak nevezik (rövidítve AMR, az angol anisotropic magnetoresistance alapján).
A jelenség
A jelenség - miszerint a mágneses anyagokban az ellenállás függ az anyag mágnesezettségétől - fizikai magyarázata a spinben rejlik. A ferromágneses anyagban a felfelé és a lefelé álló spinű elektronállapotok eltérő száma, az ellenállás is jelentősen eltér a kétféle spinállapotú elektronra. Ha a spin iránya azonos a mágnesezettség irányával, akkor az ellenállás minimális, ha ellentétes irányú, akkor maximális.
A GMR-szerkezetben a mért ellenállás a két ferromágneses réteg mágnesezettségének az iránya közti különbségtől függ. Ha a réteg széléhez kapcsolt elektródán bejövő elektronok spinje polarizálatlan, akkor két eset állhat elő: ha a két ferromágneses rétegben a mágnesezettség irány azonos, akkor a bejövő elektronok fele (azok az elektronok, amelyeknek a spinje azonos irányú a ferromágnes mágnesezettségével) könnyedén, csaknem szóródás nélkül átjutnak a két rétegen. Ekkor az ellenállás minimális. Ellentétes mágnesezettségű ferromágneses rétegek esetén, függetlenül a spinbeállástól, az egyik rétegben az elektronok szóródása erősebb lesz, és így megnő az ellenállás. Ez a fizikai alapja a GMR-hatásnak. Az ábrán egy GMR-szerkezet látható. Ez egy háromrétegű, úgynevezett spinszelep, aminek a mérete 30 nm nagyságrendű. Az FM = ferromágnes, NM = antiferromágnes, a nyilak oldalt mutatják a spin beállást, az FM rétegben a nyilak a mágnesezettség irányát jelzik.
Az ellenállás jóval nagyobb, ha a két FM réteg mágnesezettségének iránya ellentétes, mint akkor, amikor a két FM réteg mágnesezettségének iránya azonos. Előbbi esetben az áthaladó elektronok jobban szóródnak.
Az ekvivalens elektromos ellenállás az ábrán alul látható.
Alkalmazások
Az IBM munkatársai több tízezer különböző anyagból és vastagságú rétegből készült szendvicsszerkezetet próbáltak ki. Így sikerült megtalálni azt a szerkezetet, amely a legnagyobb GMR-hatást mutatja mind szobahőmérsékleten, mind gyenge mágneses tér mellett.
2003 óta minden számítógép olvasófejében ilyen GMR-alapú spinszelep található. A fej rendkívül érzékeny a tér kis változására is. Az olvasófej működését animáció mutatja.[2] A diszk, amelyen az információ mágnesesen van tárolva, az olvasófej előtt elhaladva változtatja a spinszelep ellenállását, és így az információ a feszültség változásaként olvasható ki.
GMR-alapú szerkezeteket használnak különböző mágneses érzékelőknél (szilárdtest iránytű, aknakereső detektor, stb.)
Az óriás mágneses ellenállás felfedezése nem csak egy új technológiai alkalmazáshoz vezetett, hanem egy új technika, a spintronika alapjait is megteremtette. A hagyományos elektronikai eszközök működése az elektronok töltéseinek áramlásán alapul. Az elektron spinjének nincs szerepe a működésben. A spintronikában a működés az elektronok spinjeinek szabályozásán alapul, és ennek kapcsán olyan logikai eszközök születhetnek, amelyek gyorsabbak és kevesebb hőt termelnek, így hűtésük könnyebben megoldható.
Irodalom
- Cserti József: Nobel-díj az ellenállásért, Természet Világa, 2008. április
- Cserti József: Spintronika. Egy sokat ígérő szójáték, Természet Világa, 2005. szeptember
Külső hivatkozások
- http://www.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz0802/bakonyi0802.html
- http://www.research.ibm.com/research/gmr.html Archiválva 2012. január 11-i dátummal a Wayback Machine-ben
- https://web.archive.org/web/20110518211246/http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/gmr/
- http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2007/index.html
Jegyzetek
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Órajel
Óriás mágneses ellenállás
Összeadó (elektronika)
Üvegtörés-érzékelő
555-ös időzítő IC
Abszorpciós hullámmérő
Aktív ciklusidő
Aktív szűrő
Alkalmazásspecifikus integrált áramkör
Alkalmazásspecifikus standard termék
Amplitúdódiszkriminátor
Anód
Analóg-digitális átalakító
Analógia
Analóg elektromechanikus műszerek
Analóg műszerek közös szerkezeti elemei
Antennapolarizáció
Aránydetektor
Arduinome
ATmega328
ATmega88
Atmel AVR
Automatikus erősítésszabályozás
Automatikus frekvenciaszabályozás
Automatikus optikai vizsgálat
Bifiláris tekercs
Bionika
Bitszelet technika
Bode-diagram
CB-rádió
Dekatron
Demodulátor
Diódás demodulátor
Dielektromos abszorpció
Digital signage
Egyenáramú teljesítmény mérése
Egyfázisú váltakozó áramú teljesítmény mérése
Egylapkás rendszer
Elektródaszárító
Elektromos penetrációs görbe
Elektronika
Elemméretek listája
Elhangolt rezgőkörös demodulátor
Ellenállás–tranzisztor logika
Ellenütemű demodulátor
Erősítés
Erősítő
Erősítő áramkör
Fényorgona
Földelés
Fantomtáp
Felületszerelési technológia
Flip-flop (elektronika)
Flipflop (elektronika)
Fotoellenállás
Fotolitográfia
Glimmlámpa
GPS-vezérelt oszcillátor
Gyengeáram
Háromfázisú váltakozó áramú teljesítmény mérése
Hővezető lap
Hall-effektus
HP200A
HP200CD
Hullámvezető
IPS panel
Jósági tényező
Jitter
Közös módusú elnyomás
Kapacitás-feszültség mérés
Kapcsoló
Kapcsolóüzemű tápegység
Kaszkádgyorsító
Kibocsátókapcsolt logika
Kirchhoff-törvények
Koronakisülés
Kristálykályha
Kristályoszcillátor
Kvantálási zaj
Kvantálás (jelfeldolgozás)
Lítiumion-akkumulátor
Lokátor
Műveleti erősítő
Maradékfeszültség
Mechatronika
MEMS
Mikrochip (állatmegjelölés)
Mikroelektronika
Mikromat építőkészlet
Négypólusok
Negatív ellenállás
Nikkel-metál-hidrid akkumulátor
No Instruction Set Computing
Nyitásérzékelő
OLED-televízió
Oszcillátor
Package on package
PMR-rádió
PMR rádió
Programozható logikai mátrix
Rádió-vevőkészülék
Rövidre zárás
RAM
RC oszcillátorok
Rezgőkör
ROM
Sörétzaj
SAE800
SDR (Software-defined radio)
Shift regiszter
Sinc-szűrő
SINPO
SLAR
Sugárzott teljesítmény
Szabályozás
Szaggató
Szekvenciális logika
Szent Elmo tüze
Szerelőlap
Szerkesztő:Pegy22/Alkalmi
SZESAT
Szilárdtest relé
Szimmetrikus audiovonal
Szinkronizálás (elektrotechnika)
Tápvonal
Távirányító
Távközlési Kutató Intézet
Túlfeszültség
Tekercselt huzalkötés
Teljesítményelektronika
Tranzisztor–tranzisztor logika
Tranzisztoros demodulátor
Tranzisztoros rádió
Ultrakapacitás
V-chip
Varázsszem
Versenyhelyzet
Villamosmérnök
Volksempfänger
Walkman
Ward Leonard-rendszer
Wien-hidas oszcillátor
Zener-effektus
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.