Nuovo magnetometro compatto ed economico 20 volte più sensibile di quelli tradizionali

Un nuovo sensore magnetico “ultrasensibile” che rileva i campi magnetici e che lo fa con una potenza definita nel comunicato stampa come “minima” è stato realizzato da un team di fisici della Brown University. Il dispositivo risulterebbe anche abbastanza economico da costruire e risulterebbe 20 volte più sensibili dei sensori tradizionali.

Si tratta di un magnetometro compatto che potrebbe essere utilizzato in varie applicazioni, in primis quelle relative al rilevamento di campi magnetici più deboli. Potrebbe comunque essere utilizzato anche in campo medico, nel cosiddetto comparto della immunoanalisi magnetica, una tecnica con la quale si rintracciano gli agenti patogeni fluidi utilizzando il magnetismo.

Tutti dispositivi elettronici, infatti, emettono dei campi magnetici ed è possibile utilizzare questi ultimi per ottenere determinate informazioni, come spiega Gang Xiao, uno dei fisici della Brown autori dello studio il quale aggiunge che lui il suo team hanno scoperto una nuova classe di sensori “ultrasensibili”, di piccole dimensioni e relativamente economici da costruire che non richiedono neanche un quantitativo troppo alto di energia per funzionare.

Descritto in uno studio pubblicato su Applied Physics Letters, il nuovo dispositivo utilizza un fenomeno simile al cosiddetto effetto Hall per rilevare i campi magnetici, un fenomeno noto come effetto Hall anomalo (AHE) che si può notare nei materiali ferromagnetici.
La differenza sta nel fatto che l’effetto Hall si basa sulla carica degli elettroni mentre quello “anomalo” si basa sugli spin degli elettroni, ossia il determinato momento magnetico con il quale è “etichetabile” ciascun elettrone in un dato momento.

Questo effetto provoca il disperdersi degli elettroni con spin diversi in direzioni diverse. Ciò a sua volta provoca una piccola tensione che poi è rilevabile dal dispositivo.
Per rilevare questa piccola tensione, il dispositivo utilizza una pellicola ferromagnetica ultrasottile costruita con atomi di cobalto, di ferro e di boro. A seconda dell’orientamento degli spin elettronici su questa pellicola, è possibile rilevare un certo quantitativo di tensione AHE. Il segreto sta nel preciso spessore della pellicola, 0,9 nanometri, una spessore di circa quattro o cinque atomi.

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