Mikä on magnetoresistenssi?

Magneettiresistanssin ominaisuus on kyky muuttaa esineen läpi kulkevien sähkövirtojen polkua tuomalla sisään ulkoinen magneettikenttä. Anisotrooppisen magnetoresistenssin (AMR) taso tai nopeus, jolla hiukkaset kaartuvat toiseen suuntaan magneettien läsnäolon vuoksi, vaihtelee testattavan materiaalin suhteellisen johtavuuden mukaan. Tämä sovellus sallii sähkön kulkea esineen suuremman pinta -alan yli lisätäkseen sen kokonaisvastusta molekyylitasolla. Käyttämällä eri elementtejä muuttujina voidaan laskea kaava todellisen magentoresistiivisen vaikutuksen laskemiseksi, minkä ansiosta monet teollisuudenalat voivat määrittää, minkä tyyppiset materiaalit sopisivat parhaiten tuotteisiinsa.

Koska tällä tieteen alalla on tehty monia läpimurtoja sen jälkeen, kun irlantilainen keksijä Lord Kelvin löysi sen vuonna 1856, tästä periaatteesta käytetään nykyään usein nimitystä tavallinen magentoresistance (OMR). Kolossaalinen magnetoresistenssi (CMR) oli seuraava mukautettava luokitus, ja sitä käytetään kuvaamaan metalleja, kuten perovskiittioksidin kykyä muuttaa vastustuskykyä paljon suuremmiksi kuin aiemmin ajateltiin. Vasta 20 -luvun jälkipuoliskolla tätä tekniikkaa laajennettiin entisestään.

Vuonna 1988 sekä Albert Fert että Peter Grünberg löysivät itsenäisesti jättimäisen magneettoresistenssin (GMR) toteutuksen, joka käsittää paperi-ohuiden metallikerrosten pinoamisen ferromagneettisista ja ei-magneettisista elementeistä joko lisätä tai vähentää esineiden kokonaisvastusta. Tunnelimagnetoresistenssi (TMR) vie tämän käsitteen askeleen pidemmälle aiheuttaen elektronien kiertymisen kohtisuoraan ja kykenevän ylittämään ei-magneettisen eristimen. Eristin koostuu yleensä kiteisestä magnesiumoksidista, jonka uskottiin vasta äskettäin rikkovan klassisen fysiikan luonnonlakeja. Tämä kvanttimekaaninen ilmiö sallii useiden alojen toteuttaa TMR -tekniikoita, jotka muuten olisivat mahdottomia.

Ehkä yleisin esimerkki magnetoresistenssistä on kiintolevyjen käyttöönotto tietokonejärjestelmissä. Tämän tekniikan avulla laite voi sekä lukea että kirjoittaa tietoja suurina määrinä, koska integroidut mikroskooppiset lämmityspatterit mahdollistavat erinomaisen hallinnan kiintolevyn ollessa toiminnassa. Tämä johtaa suurempiin kokonaistallennuskapasiteetteihin ja harvempiin tietojen menetyksiin. Sitä käytetään myös tehostamaan ensimmäisen sukupolven ei-voliaalista muistia, joka säilyttää tiedot myös silloin, kun virtalähdettä ei ole.