Was ist Magnetowiderstand?

Die Eigenschaft des Magnetowiderstands ist die Fähigkeit, den Weg elektrischer Ströme, die durch ein Objekt fließen, durch Einbringen eines externen Magnetfelds zu ändern. Der Grad des anisotropen Magnetowiderstands (AMR) oder die Geschwindigkeit, mit der Partikel aufgrund des Vorhandenseins von Magneten in eine andere Richtung gekrümmt werden, hängt von der relativen Leitfähigkeit des getesteten Materials ab. Diese Anwendung ermöglicht es, dass Elektrizität über eine größere Oberfläche eines Objekts geleitet wird, um seinen Gesamtwiderstand auf molekularer Ebene zu erhöhen. Durch die Verwendung verschiedener Elemente als Variablen kann eine Formel zur Berechnung des wahren magentoresistiven Effekts angewendet werden, die es vielen Branchen ermöglicht, zu bestimmen, welche Materialtypen für ihre Produkte am besten geeignet sind.

Da auf diesem wissenschaftlichen Gebiet seit seiner Entdeckung im Jahr 1856 durch den irischen Erfinder Lord Kelvin viele Durchbrüche erzielt wurden, wird dieses Prinzip heute oft als gewöhnliche Magentoresistenz (OMR) bezeichnet. Kolossaler Magnetowiderstand (CMR) war die nächste Klassifikation, die angepasst wurde, und wird verwendet, um Metalle wie die Fähigkeit von Perowskitoxid zu beschreiben, den Widerstand auf viel größere Niveaus zu ändern, als bisher für möglich gehalten wurde. Erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde diese Technologie noch weiter ausgebaut.

1988 entdeckten sowohl Albert Fert als auch Peter Grünberg unabhängig voneinander die Implementierung des Riesenmagnetowiderstands (GMR), der aus der Stapelung hauchdünner Metallschichten aus ferromagnetischen und nichtmagnetischen Elementen besteht, um den Gesamtwiderstand innerhalb der Objekte entweder zu erhöhen oder zu verringern. Der Tunnel-Magnetowiderstand (TMR) führt dieses Konzept noch einen Schritt weiter, indem er die Elektronen dazu bringt, sich senkrecht zu spiralen, mit der Fähigkeit, über den nicht-magnetischen Isolator zu transzendieren. Der Isolator besteht normalerweise aus kristallinem Magnesiumoxid, von dem bis vor kurzem angenommen wurde, dass es gegen die Naturgesetze der klassischen Physik verstößt. Dieses quantenmechanische Phänomen ermöglicht es mehreren Branchen, TMR-Technologien zu implementieren, die sonst unmöglich wären.

Das vielleicht häufigste Beispiel für Magnetowiderstand ist die Implementierung von Festplatten in Computersystemen. Diese Technologie ermöglicht es dem Gerät, Daten in großen Mengen sowohl zu lesen als auch zu schreiben, da die integrierten mikroskopischen Heizspulen eine hervorragende Kontrolle während des Betriebs der Festplatte ermöglichen. Dies führt zu größeren Gesamtspeicherkapazitäten mit weniger häufigem Datenverlust. Es wird auch verwendet, um die erste Generation von nichtflüchtigem Speicher zu aktivieren, der Daten auch dann speichert, wenn keine Stromquelle vorhanden ist.