文章插图
美国布朗大学的科学家发明了一种体积小、灵敏度高的磁力仪 。研究人员表示，它在磁敏免疫分析和量子材料磁场的高分辨率成像方面有很好的应用前景 。
这项发明的主要研究人员之一，布朗大学物理系的Gang Xiao说:“我们周围的几乎所有东西都在产生磁场，从电子设备到我们跳动的心脏 。我们可以通过这些磁场获得这些系统的信息 。我们发明了一种新的磁场传感器，具有高灵敏度、小体积、低制造成本、低功耗和许多潜在应用 。”
研究人员表示，传统磁力仪通过霍尔效应感应磁场 。当带电导体与磁场接触时，电子垂直偏转产生垂直方向的电压，从而判断磁场的存在 。
新仪器基于反常霍尔效应——在磁性材料中，不同自旋方向的电子向不同方向发散，产生微小的电压 。
新仪器的核心部件是由钴、铁、硼原子组成的超薄铁磁薄膜 。大多数电子倾向于自旋方向平行于薄膜，这被称为平面各向异性 。当薄膜在具有强磁场的高温炉中处理时，电子的自旋择优取向变得垂直于薄膜，这被称为垂直各向异性 。当两种特性的强度达到平衡时，如果出现外磁场，电子很容易改变自旋方向 。这种变化产生的电压可以被传感器检测到 。
研究人员表示，非常微弱的磁场就可以改变电子的自旋方向，因此这种传感器的灵敏度可以达到传统霍尔传感器的20倍左右 。
电感的关键技术在于钴铁硼膜的厚度 。太厚需要强磁场来触发电子的变化，降低了仪器的灵敏度；太薄，电子不稳定，容易自发变化，导致仪器失效 。研究人员发现，0.9纳米的厚度最合适，相当于四五个原子的厚度 。
课题组认为该仪器在医学领域有很好的应用前景，可用于磁敏免疫分析和液体样品中病原体的检测 。
“因为这个传感器很小，所以我们可以在一个芯片上放上几千个或者几万个传感器，这样芯片就可以一次检测很多物品 。这将使检测更容易、更经济 。”
另一个用途是本课题组一直在研发的磁感应相机，可以对量子材料的磁场进行高精度成像 。这有助于研究人员更好地了解这些材料的特性 。
“就像普通相机一样，我们想要尽可能多的像素 。在这种相机中，每个磁传感器相当于一个像素 。该传感器体积小，耗能少，因此这种新型传感器非常适合这一用途 。”
【磁力仪灵敏度】这项研究最近发表在《应用物理快报》上 。
推荐阅读
- 美容仪有什么功用
- 为什么汽车导航仪网络连接不上? 具体解决方法
- 黄丹仪名字打分104分
- 鲁诺行车记录仪如何调亮度 鲁诺行车记录仪如何调亮度和时间
- 家长应该教孩子哪些礼仪 怎样教孩子学礼仪
- 2020英雄联盟德玛西亚杯抽签仪式什么时候进行？
- 控制面板中显示里没有连接到投影仪 投影仪与电脑连接不显示
- 2022年3月 广州各殡仪馆24小时服务电话
- 林若仪名字打分104分
- lpl德玛西亚杯赛程 2020英雄联盟德玛西亚杯分组仪式