Nel suo laboratorio Christian Doppler, Dieter Süss ei suoi partner nel campo della pratica studiano le possibili applicazioni dei sensori magnetici nel settore automobilistico e medico. La tecnologia di Süss ha ottenuto i suoi primi successi nei sistemi ABS dei veicoli e nella risonanza magnetica.

I sensori che reagiscono alle variazioni della resistenza magnetica sono stati utilizzati per lungo tempo nei dischi rigidi. Dieter Süss e il suo team studiano come questa tecnologia può essere implementata in altri settori. Le indagini sono condotte nel Laboratorio Christian Doppler Advanced Sensing and Materials che fa parte della Facoltà di Fisica dell'Università di Vienna. In particolare, il team esamina i cosiddetti sensori GMR e TMR.

I sensori GMR si basano sulla scoperta della magnetoresistenza gigante (GMR) per la quale Albert Fert e Peter Grünberg hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica nel 2007. Per dirla semplicemente, i due ricercatori hanno scoperto che la conducibilità dei materiali dipende, tra l'altro, sulla direzione della magnetizzazione. sensori TMR, d'altra parte, utilizzare il fenomeno quantomeccanico della magnetoresistenza tunnel (TMR). TMR comprende un sistema in cui due strati magnetici sono separati da uno strato non magnetico. Nel Laboratorio CD, Dieter Süss e due partner del campo della pratica hanno studiato la possibile applicazione dei sensori GMR e TMR in nuovi settori.

Nuovi sensori migliorano i sistemi ABS

In collaborazione con Infineon, il principale produttore mondiale di semiconduttori, il team ha risolto un problema ben noto nei nuovi sensori GMR utilizzati nei sistemi ABS dei veicoli:quando i sensori GMR sono installati in posizioni specifiche, il sistema diventa molto impreciso per quanto riguarda la ruota di codifica magnetica. Dieter Suss dice, "Abbiamo scoperto che queste imprecisioni non sono il risultato di imprecisioni nel processo di produzione. In alternativa, abbiamo sviluppato un sensore completamente nuovo, il sensore di vortice, che risolve il problema e allo stesso tempo semplifica la produzione. Abbiamo brevettato il concetto di sensore prima di pubblicarlo su Elettronica della natura ."

Per questa innovazione, il progetto di ricerca è stato nominato per il Premio Houska nel 2019. Süss spiega che l'applicazione del nuovo design del sensore ha implicazioni di vasta portata per le case automobilistiche:"Infineon da solo ha bisogno di circa 180 milioni di questi sensori all'anno per essere in grado di misurare la velocità di rotazione delle ruote del veicolo o parametri come la posizione del volante per i sistemi ABS."

I primi magneti permanenti stampati in 3D

Il gruppo di ricerca ha ottenuto un altro notevole successo in collaborazione con il produttore di magneti Magnetfabrik Bonn:per la prima volta è stato in grado di produrre magneti permanenti utilizzando la produzione additiva (stampa 3-D). Questo processo consente la produzione rapida ed economica di magneti permanenti in forme complesse. Gli oggetti tridimensionali sono costituiti da circa il 90% di materiale magnetico e il 10% di polimero. Se l'oggetto è esposto a un campo magnetico alla fine del processo di produzione, si trasforma in un magnete permanente.

Il team di ricerca viennese è stato il primo a utilizzare questa tecnologia 3D. Dieter Süss spiega:"La nostra innovazione ha attirato l'attenzione di tutto il mondo. È stata persino oggetto di copertina di un'edizione di L'economista nel 2016." Il semplice, ma la produzione precisa di magneti permanenti apre una varietà di nuove aree di applicazione, anche nel settore medico. A questo proposito, il Laboratorio collabora con il Vienna General Hospital (AKH) per studiare le possibilità di migliorare la risonanza magnetica (MRI).

L'esperienza incontra la flessibilità

La ricerca di Dieter Süss si basa su un software speciale sviluppato dal suo team. È usato per descrivere le proprietà magnetiche dei materiali. I principali produttori di dischi rigidi utilizzano il software, Per esempio, per l'ottimizzazione e la progettazione di testine di lettura GMR.

Per quanto riguarda i notevoli successi del CD Laboratory Advanced Magnetic Sensing and Materials, Suss dice, "Da una parte, abbiamo molta esperienza nella simulazione di materiali magnetici. D'altra parte, la collaborazione con i nostri partner del settore ci offre l'opportunità di condurre ricerche orientate alle applicazioni e di implementare rapidamente le nostre innovazioni. Senza flessibilità e decisioni rapide della Christian Doppler Research Association e dei nostri partner del settore, non avremmo alcuna possibilità di competere con successo sulla scena internazionale".