Col grafene sensori magnetoresistivi 200 volte più sensibili rispetto al silicio


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Tra i più usati sia in ambito domestico che industriale, i sensori magnetoresistivi (MR sensor) sono in grado di rilevare variazioni di livello nei campi magnetici dovute, nella maggior parte dei casi, allo spostamento, all’interno del campo stesso, di materiali ferromagnetici; risulta così possibile misurare, ad esempio, la velocità di rotazione tramite ruote dentate. Tradizionalmente i sensori magnetoresistivi sono fabbricati utilizzando il silicio. È però possibile impiegare altri materiali, come hanno dimostrato i ricercatori della National University of Singapore (NUS) che hanno realizzato dei sensori magnetoresistivi facendo ricorso al grafene e al nitruro di boro, riuscendo ad ottenere una sensibilità di circa 200 volte superiore rispetto al silicio.

Nei loro studi – presentati recentemente sulla rivista Nature Communications – i ricercatori della NUS hanno utilizzato il nitruro di boro come substrato per sottili fogli di grafene; il chip risultante realizza un’interfaccia che consente agli elettroni di passare attraverso il materiale molto rapidamente.

Gli elettroni possono così rispondere a campi magnetici di minore intensità garantendo una maggiore sensibilità“, ha affermato il Prof. Yang Hyunsoo, uno dei ricercatori. in una recente intervista.

Il chip possiede un’elevata sensibilità sia ai campi magnetici di alta che di bassa intensità, e la sua resistenza è insensibile alla temperatura, così come alla tensione di alimentazione la cui scelta consente di impostare il punto di lavoro ottimale.

Altra caratteristica molto interessante dei prototipi al grafene realizzati alla NUS riguarda la massima temperatura di funzionamento che, con la tradizionale tecnologia al silicio, non supera i 127° C, mentre nel caso del grafene è possibile andare oltre. Non solo, all’aumentare della temperatura la sensibilità migliora, tanto che a 127°C è ben otto volte superiore rispetto a quella ambiente.

Nel caso del nuovo prodotto è possibile alterare la mobilità degli strati di grafene semplicemente modificando la tensione di alimentazione, ottimizzando così le proprietà del sensore. Questo significa, tra l’altro, che gli attuali, costosi, sistemi di compensazione della sensibilità  potranno essere eliminati.

I ricercatori prevedono che questa tecnologia avrà un forte impatto sul mercato dei sensori magnetici che attualmente vale 1,8 miliardi di dollari, con previsioni di crescita fino a 2,9 miliardi nel 2020; questo mercato comprende anche gli SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices), i magnetometri  in grado di misurare campi magnetici poco intensi basati sui superconduttori a interferenza quantistica.

A questo proposito il Prof. Yang ha dichiarato: “Il nostro sensore rappresenta una seria sfida al mercato dei sensori a magnetoresistenza, riempiendo le lacune prestazionali dell’attuale tecnologia e aprendo la strada a nuove applicazioni nel campo degli interruttori termici, degli HDD e dei dispositivi flessibili.

http://phys.org

 

Arsenio Spadoni

Journalist, ElettronicaIn Publisher & Founder, Futura Elettronica Founder,

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