I sensori magnetici svolgono un ruolo chiave in una varietà di applicazioni, come il rilevamento della velocità e della posizione nell'industria automobilistica o nelle applicazioni biomediche. Nell'ambito del laboratorio Christian Doppler "Advanced Magnetic Sensing and Materials" guidato da Dieter Süss sono stati realizzati nuovi sensori magnetici che superano le tecnologie convenzionali in termini di prestazioni e precisione in una cooperazione tra l'Università di Vienna, l'Università del Danubio Krems e Infineon AG. I ricercatori presentano la novità nell'ultimo numero della rivista Elettronica della natura .

Molte moderne applicazioni tecnologiche si basano su forze magnetiche, per esempio. per spostare componenti in veicoli elettrici o per memorizzare dati su hard disk. Tuttavia, i campi magnetici vengono utilizzati anche come sensori per rilevare altri campi magnetici. Il mercato totale dei sensori di campo magnetico basati sulla tecnologia dei semiconduttori ammonta attualmente a USD 1, 670 milioni e continua a crescere. Nel settore automobilistico, Per esempio, sensori di campo magnetico più precisi sono utilizzati nei sistemi ABS che possono essere utilizzati per rilevare la pressione dei pneumatici. Ciò elimina la necessità di sensori di pressione aggiuntivi nei pneumatici e consente di risparmiare risorse e costi. L'uso di nuove tecnologie di sensori magnetoresistivi come la magnetoresistenza anisotropa, la magnetoresistenza gigante e la magnetoresistenza a tunnel sono guidate principalmente dalla loro maggiore sensibilità e dalla migliore capacità di integrazione.

Il nucleo dei nuovi sensori di campo magnetico è un elemento a film sottile ferromagnetico microstrutturato in grado di convertire i segnali magnetici. Questo cosiddetto elemento trasduttore cambia il suo comportamento elettrico non appena viene applicato un campo magnetico dall'esterno; gli atomici "aghi della bussola, "i dipoli magnetici atomici, vengono riallineati e quindi modificano la resistenza elettrica dell'elemento trasduttore. Questo comportamento viene utilizzato per determinare i campi magnetici.

Però, le prestazioni di questi sensori sono notevolmente limitate da una serie di fattori. L'origine fisica e i limiti fondamentali sono stati analizzati in dettaglio da un team guidato da Dieter Süss in una cooperazione tra l'Università di Vienna, la Danube University Krems e Infineon AG nell'ambito del laboratorio Christian Doppler "Advanced Magnetic Sensing and Materials". Di recente hanno pubblicato sulla rivista i risultati delle loro indagini e proposte concrete di soluzioni Elettronica della natura .

Attraverso simulazioni al computer che sono state convalidate da esperimenti, gli scienziati hanno dimostrato che entrambi i segnali di interferenza, rumore magnetico e isteresi, può essere notevolmente ridotto ridisegnando l'elemento trasduttore. Nel nuovo disegno, i dipoli magnetici atomici dell'elemento trasduttore sono allineati in un cerchio attorno a un centro, simile a un uragano. Un campo magnetico applicato esternamente cambia la posizione del centro di questo vortice, che a sua volta porta direttamente a una variazione della resistenza elettrica. "Questo sviluppo mostra la prima applicazione di massa di strutture a vortice magnetico e un miglioramento significativo rispetto ai sensori magnetici convenzionali, " afferma il capo progetto Dieter Süss. Il progetto di ricerca è un eccellente esempio in cui la ricerca di base e le questioni puramente scientifiche, come il comportamento delle strutture a vortice magnetico nei campi magnetici esterni, può portare ad applicazioni di grande successo. "Il prerequisito per questo è una cooperazione tra scienza e industria, per cui l'industria fornisce sia le questioni praticamente rilevanti che le strutture tecniche come le camere bianche per la realizzazione di queste tecnologie complesse, " dice Süss a proposito di questa importante sinergia.