<<
>>

Магнетосопротивление

Около 150 лет назад английский физик Уильям Томпсон (лорд Кельвин) начал изучать влияние магнитного поля на сопротивление материалов, в частности, как изменяется сопротивление железа в зависимости от направления магнитного поля.

Оказалось, что если направление тока совпадает с направлением магнитных силовых линий, то сопротивление, по сравнению с сопротивлением в отсутствии магнитного поля, увеличивается, а если направление тока перпендикулярно направлению магнитных силовых линий, то сопротивление уменьшается. Это явление стало называться анизотропным магнетосопротивлением.

Теоретическую базу под явление магнетосопротивления подвел английский физик Невилл Мотт, получивший за эту работу Нобелевскую премию (1977). Он обратил внимание на аномалии проводимости тока в ферромагнетиках, которые, по его мнению, были обусловлены тем, что у электрона, помимо заряда, имеется спин. Несмотря на то, что понятие спин в физике существовало уже более 80-ти лет, однако традиционная электроника его игнорировала. Считается, что спин — это собственный момент вращения электрона, хотя, строго говоря, никакого вращения у электрона нет. Спин был введен для объяснения наличия у электрона магнитного момента.

В рамках эфирной природы электрического тока анизотропное маг- нетосопротивление объясняется электромагнитным взаимодействием эфитонов тока с эфитонами межатомного эфирного поля ферромагнетика, которые под воздействием, внешнего магнитного поля своей магнитной составляющей ориентируются в направлении магнитных силовых линий. Электрический же ток представляет собой направленное движение эфитонов, которые своей электрической составляющей ориентированы в направлении тока, а их магнитная составляющая всегда перпендикулярна направлению тока. Сила электромагнитного взаимодействия между эфитонами тока и межатомного эфирного поля определяется взаимной ориентацией взаимодействующих эфитонов по магнитной и электрической составляющим.

Когда направление тока в ферромагнетике поперек магнитного поля (рис. 5.6.1), то эфитоны тока в своем движении практически не испытывают помех со стороны магнитного поля, т.к. только часть эфитонов «уточняет» свою ориентацию по магнитной составляющей, а по электрической составляющей ориентация у всех эфитонов тока сохраняется прежней. Поэтому при таком направлении тока относительно магнитного поля электрическое сопротивление минимально.

Рис. 5.6.1.

Направление тока поперек магнитного поля

Если направление тока вдоль магнитного поля (рис: 5.6.2), то ориентация эфитонов межатомного эфирного поля и тока по электрической и магнитной составляющим отличается на угол 90 градусов. В результате электромагнитного взаимодействия ориентация эфитонов тока по электрической и магнитной составляющим изменится на некоторый угол р, который растет с ростом напряженности магнитного поля В и уменьшается с ростом электрического напряжения. Чем больше угол Р, тем больше сопротивление R току. Если P стремится к 90 градусам, то R стремится к бесконечности.

Рис. 5.6.2.

Направление тока вдоль магнитного поля

Основной причиной роста R с увеличением угла р является то, что эфитоны тока в своем движении начинают отклоняться от направления тока и рассеиваться. Кроме того, на противодействие изменению ориентации эфитонов тока под воздействием магнитного поля также затрачивается энергия. И чем выше будет напряженность магнитного поля, тем больше будет расход энергии электрического поля тока на преодоление противодействия своему движению со стороны магнитного поля.

Спиновая электроника начала быстро развиваться с открытием явления Гигантского магнетосопротивления (GMR — Giant magnetore- sistanse) в многослойных устройствах с чередующимися очень тонкими слоями ферромагнитных и немагнитных материалов. Толщина отдельного слоя составляет всего несколько атомов.

Сопротивление электрическому току в таких многослойных устройствах велико, если магнитные поля в ферромагнетиках направлены в противоположные стороны, и минимально, когда магнитные поля параллельны.

За открытие эффекта GMR Нобелевскую премию за 2007 год получили Альберт Фер и Петер Грюнберг. Открытие эффекта GMR оценивается учеными, как триумф фундаментальной науки. Одним из устройств, в котором реализован эффект GMR, является спиновый клапан. Он используется в головках для считывания информации с жесткого диска. Возможность создания таких клапанов появилась благодаря развитию нанотехнологических методов производства тонких пленок.

Рассмотрим, как объяснят наука эффект GMR на примере работы спинового клапана (рис. 5.6.3). В этом клапане слой немагнитного металла (медь, хром) проложен между двумя слоями ферромагнетика (железо, кобальт, никель). Первый слой ферромагнетика называется фиксирующим и представляет собой постоянный магнит. За фиксирующим слоем следует проводящий немагнитный слой, а за ним — чувствительный ферромагнитный слой. Магнитное поле фиксирующего слоя всегда направлено в одну сторону, а направление магнитного поля чувствительного слоя опредёляется внешним магнитным полем. Если магнитные поля в обоих слоях направлены в одну сторону, то большая часть «электронов проводимости» будет иметь параллельные спины и легко проходить через клапан (низкое сопротивление — клапан открыт). Если же магнитные поля у ферромагнитных слоев направлены в противоположные стороны, то электроны из-за переориентации своих спинов в чувствительном слое будут отклоняться от направления своего движения и рассеиваться. В результате общее сопротивление движе-

Рис. 5.6.3. Спиновый клапан'

нию электронов резко возрастает (большое сопротивление — клапан закрыт).

С позиции гипотезы эфирной природы электромагнетизма, эффект GMR имеет другую природу, ибо электрический ток определяется не движением электронов, а направленным движением эфитонов. Если клапан открыт, то эфитоны своей магнитной составляющей ориентируются по направлению магнитного поля в фиксирующем слое, а чувствительный слой они уже проходят без изменения своей ориентации, встречая минимальное сопротивление. При закрытом же клапане, как и при открытом клапане, эфитоны в фиксирующем слое своей магнитной составляющей ориентируются по направлению магнитного поля, а в чувствительном слое все эфитоны должны по магнитной составляющей развернуться на 180°, что связано с затратами энергии. При этом, чем тоньше будет чувствительный ферромагнитный слой, тем скорость переориентации эфитонов должна быть выше, а на это, в свою очередь, требуется больше энергии (сопротивление току возрастает).

Для повышения эффективности спинового клапана количество ферромагнитных слоев, разделенных немагнитными проводящими слоями, может быть увеличено до трех, четырех и т.д. Единственное требование к такому многослойному «пирогу» — обеспечение чередования фиксирующего и чувствительных слоев. Если же в спиновом клапане между ферромагнитными слоями вместо проводящего немагнитного слоя поместить тонкий слой изолятора, через который может просачиваться небольшой ток, то такое устройство превращается в спиновый клапан с магнитным туннельным переходом. Такие клапана при комнатной температуре обладают большим магнетосопротивлением и уже используются в считывающих головках нового поколения. 

<< | >>
Источник: Микерников Николай Григорьевич. Эфир Вселенной и современное естествознание. Основы эфирной физики. 2009

Еще по теме Магнетосопротивление:

  1. Портал "ПЛАНЕТА ЖИВОТНЫХ". Кто ты, собака?, 2010
  2. Любопытное доказательство того, что собаки очень давно одомашнены, приводит советский ученый-языковед академик Н. Я. Марр...
  3. Антропологи изучают кости и скелеты людей очень далекого прошлого, изучают их близких и отдаленных родственников — ископаемых и современных обезьян,— чтоб восстановить путь, который прошел человек в своем развитии.
  4. Находки, проливающие свет на происхождение собак, имеют возраст 8—10 тысяч лет...
  5. Значит, собака пришла сюда вместе с человеком?..
  6. Находка Савенкова произвела сенсацию...
  7. КАК ЭТО МОГЛО СЛУЧИТЬСЯ!
  8. Люди не очень опасались волков, волки же не очень боялись людей и нередко подходили к стоянкам первобытного человека достаточно близко.
  9. Видимо, много, очень много лет жили люди и волки на расстоянии, очень медленно сближались и очень трудно понимали выгодность сближения...
  10. Среди ученых нет единого мнения, ради чего была приручена собака...
  11. Но могло быть и иначе.
  12. Волки жили стаями...
  13. Cуществует еще одна гипотеза, объясняющая появление волков среди людей...