Resultados fundadores de Fert
et al.
La
magnetorresistencia
gigante
(
MRG
) es un efecto
mecanico cuantico
que se observa en
estructuras de pelicula delgada
compuestas de capas alternadas
ferromagneticas
y no magneticas. Se manifiesta en forma de una bajada significativa de la
resistencia electrica
observada bajo la aplicacion de un
campo magnetico
externo: cuando el campo es nulo, las dos capas ferromagneticas adyacentes tienen una magnetizacion antiparalela puesto que estan sometidas a un acoplamiento ferromagnetico debil entre las capas. Bajo efecto de un campo magnetico externo, las magnetizaciones respectivas de las dos capas se alinean y la resistencia de la multicapa cae de manera subita. Los
espines
de los
electrones
de la sustancia no magnetica se alinean en igual numero de manera paralela y antiparalela al campo magnetico aplicado, y por tanto sufren un cambio de difusion magnetica en una menor medida respecto a las capas ferromagneticas que se magnetizan de forma paralela.
Descubrimiento
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Este efecto fue descubierto de forma independiente en 1988 por un equipo liderado por
Peter Grunberg
del
Julich Research Centre
en capas cristalinas de
Fe
/
Cr
/Fe, los cuales poseen la
patente
y en capas de Fe/Cr por el grupo de
Albert Fert
de la
Universidad de Paris-Sur
, quienes por primera vez observaron el fenomeno en las multicapas que dio lugar al nombre y que primeramente explicaron la fisica subyacente.
Un equipo de
IBM
liderado por
Stuart Parkin
reconocio rapidamente las posibilidades de utilizacion del efecto para un sensor de
campo magnetico
y, por consiguiente, para la
cabeza de lectura
en un
disco duro
de
ordenador
y replico el efecto en capas policristalinas en 1989. En diciembre de 1997 IBM libero al mercado el primer dispositivo comercial basado en este efecto.
El descubrimiento de esta tecnologia supuso para
Peter Grunberg
y
Albert Fert
el
Premio Nobel de Fisica
del ano 2007.
Tipos de fenomenos MRG
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Magnetorresistencia gigante en las multicapas
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En este caso, al menos dos capas ferromagneticas estan separadas por una pelicula ultradelgada (cerca de 1 nanometro) de metal no ferromagnetico (por ejemplo, dos capas de hierro separadas por el cromo: Fe / Cr / Fe). Para ciertos espesores, el
acoplamiento RKKY
entre las capas ferromagneticas adyacentes, se hace un acoplamiento antiferromagnetico: a nivel energetico, se hace preferible para las capas adyacentes que sus magnetizaciones respectivas se alineen de manera antiparalela. La resistencia electrica del dispositivo normalmente es mas grande en el caso antiparalelo, y la diferencia puede alcanzar varias decenas de porcentuales a temperatura ambiente. En estos dispositivos, la capa intermediaria corresponde al segundo pico antiferromagnetico en la oscilacion antiferromagnetico-ferromagnetico del acoplamiento RKKY.
La magnetorresistencia gigante fue observada por primera vez en una configuracion multicapa, trabajandose con apilamientos de 10 o mas capas.
Magnetorresistencia gigante de valvula de spin
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MRG de valvula de spin.
En el MRG de
valvula de spin
dos capas ferromagneticos estan separadas por una capa no magnetica (aproximadamente
3
nm
), pero sin acoplamiento RKKY. Si el campo coercitivo de ambos electrodos ferromagneticos es diferente, es posible conmutarlos independientemente. Asi, podemos realizar una alineacion paralela o antiparalela, y la resistencia debe ser mas grande en el caso antiparalelo. Este sistema es a veces llamado valvula de espin puesto que permite controlar el espin de los electrones que circulan.
Esta es la que presenta mayor interes comercial puesto que es la configuracion usada en la mayoria de los discos duros.
Magnetorresistencia gigante granular
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El magnetorresistencia gigante granular es un fenomeno que se produce en
precipitados
solidos de materiales magneticos en una matriz no magnetica. En la practica, el MRG granular es observado unicamente en matrices de
cobre
que contienen granulos de
cobalto
. La razon de ello es que el cobalto y el cobre no son
miscibles
, y por tanto es posible crear precipitado solido enfriando rapidamente una mezcla en fusion de cobre y cobalto. La talla de los granulos depende de la velocidad de enfriamiento y del recocido posterior. Los materiales que muestran una magnetorresistencia gigante granular no parecen en el 2005 capaces de reproducir los efectos tan importantes como los presentados por los formados a partir de multicapas.
Aplicaciones
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Otra aplicacion es la
memoria de acceso aleatorio magnetica
no volatil. Actualmente, su uso como en sensores esta muy extendido.
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Vease tambien
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Referencias
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Enlaces externos
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