Los sensores magnéticos juegan un papel clave en una variedad de aplicaciones, como la detección de velocidad y posición en la industria automotriz o en aplicaciones biomédicas. En el marco del Laboratorio Christian Doppler "Materiales y sensores magnéticos avanzados" encabezado por Dieter Süss, se han realizado nuevos sensores magnéticos que superan las tecnologías convencionales en rendimiento y precisión en una cooperación entre la Universidad de Viena, la Universidad del Danubio Krems e Infineon AG. Los investigadores presentan la novedad en el último número de la revista. Electrónica de la naturaleza .

Muchas aplicaciones tecnológicas modernas se basan en fuerzas magnéticas, p.ej. para mover componentes en vehículos eléctricos o para almacenar datos en discos duros. Sin embargo, los campos magnéticos también se utilizan como sensores para detectar otros campos magnéticos. El mercado total de sensores de campo magnético basados ​​en tecnología de semiconductores asciende actualmente a USD 1, 670 millones y sigue creciendo. En la industria automotriz, por ejemplo, En los sistemas ABS se utilizan sensores de campo magnético más precisos que pueden utilizarse para detectar la presión de los neumáticos. Esto elimina la necesidad de sensores de presión adicionales en los neumáticos y ahorra recursos y costos. El uso de nuevas tecnologías de sensores magnetorresistivos como la magnetorresistencia anisotrópica, La magnetorresistencia gigante y la magnetorresistencia de túnel son impulsadas principalmente por su mayor sensibilidad y capacidad de integración mejorada.

El núcleo de los nuevos sensores de campo magnético es un elemento de película delgada ferromagnética microestructurada que puede convertir señales magnéticas. Este llamado elemento transductor cambia su comportamiento eléctrico tan pronto como se aplica un campo magnético desde el exterior; las agujas de la brújula atómica, "los dipolos magnéticos atómicos, se realinean y, por lo tanto, cambian la resistencia eléctrica del elemento transductor. Este comportamiento se utiliza para determinar los campos magnéticos.

Sin embargo, el rendimiento de estos sensores está considerablemente limitado por una serie de factores. El origen físico y los límites fundamentales han sido analizados en detalle por un equipo dirigido por Dieter Süss en una cooperación entre la Universidad de Viena, la Universidad del Danubio Krems e Infineon AG en el marco del Laboratorio cristiano Doppler "Materiales y sensores magnéticos avanzados". Recientemente publicaron los resultados de sus investigaciones y propuestas concretas de soluciones en la revista. Electrónica de la naturaleza .

Mediante simulaciones informáticas validadas mediante experimentos, los científicos demostraron que ambas señales de interferencia, ruido magnético e histéresis, se puede reducir significativamente rediseñando el elemento transductor. En el nuevo diseño, los dipolos magnéticos atómicos del elemento transductor están alineados en un círculo alrededor de un centro, similar a un huracán. Un campo magnético aplicado externamente cambia la posición del centro de este vórtice, lo que a su vez conduce directamente a un cambio en la resistencia eléctrica. "Este desarrollo muestra la primera aplicación masiva de estructuras de vórtice magnéticos y una mejora significativa con respecto a los sensores magnéticos convencionales, ", dice el líder del proyecto Dieter Süss. El proyecto de investigación es un excelente ejemplo en el que la investigación básica y las cuestiones puramente científicas, como el comportamiento de las estructuras de vórtices magnéticos en campos magnéticos externos, puede conducir a aplicaciones extremadamente exitosas. "El requisito previo para esto es una cooperación entre la ciencia y la industria, por lo que la industria proporciona tanto las preguntas prácticamente relevantes como las instalaciones técnicas, como salas blancas para la realización de estas complejas tecnologías, "dice Süss sobre esta importante sinergia.