Magnetorresistencia Gigante

Magnetorresistencia


La magnetorresistencia es una propiedad que tienen ciertos materiales de variar su resistencia eléctrica cuando son sometidas a un campo magnético. Este efecto fue descubierto por William Thomson en el 1857 aunque no fue capaz de disminuir la resistencia en más de un 5% (Hoy en día se llega hasta el 600%). Las investigaciones recientes han permitido descubrir materialesque presentan magnetorresistencia gigante (Giant Magnetoresistance Effect o GMR), magnetorresistencia colosal (Colossal Magnetoresistance o CMR) y magnetorresistencia de efecto túnel (Tunnel Magnetoresistance Effect o TMR).
Los ordenadores actuales hacen uso de esta propiedad. Los discos duros utilizan bien Magnetoresistencia, bien Magnetoresistencia Gigante. Tanto la MR como la GMR se basan en elespín de los electrones y por eso forman parte de la espintrónica.
Magnetoresistencia
Magnetoresistencia. Las cabezas lectoras de los discos duros están compuestas por un grupo de elementos tal que su resistencia eléctrica depende del campo magnético. Los “bits” en un disco duro se guardan como un pequeño imán.
La cabeza de lectura eléctrica (MR) tiene una resistencia eléctrica que varíacuando pasa por encima del “pequeño imán” que es un bit. Por tanto, cuando un bit pasa por debajo de la cabeza lectora hay una variación de la resistencia que puede detectarse fácilmente.
En pocas palabras la magnetorresistencia gigante(en inglés, Giant Magnetoresistance Effect o GMR) es un efecto mecánico cuántico que se observa en estructuras de película delgada compuestas de capas alternadasferromagnéticas y no magnéticas. Se manifiesta en forma de una bajada significativa de la resistencia eléctrica observada bajo la aplicación de un campo magnético externo: cuando el campo es nulo, las dos capas ferromagnéticas adyacentes tienen una magnetización antiparalela puesto que están sometidas a un acoplamiento ferromagnético débil entre las capas. Bajo efecto de un campo magnético externo, lasmagnetizaciones respectivas de las dos capas se alinean y la resistencia de la multicapa cae de manera súbita. Los spines de los electrones de la sustancia no magnética se alinean en igual número de manera paralela y antiparalela al campo magnético aplicado, y por tanto sufren un cambio de difusión magnética en una menor medida respecto a las capas ferromagnéticas que se magnetizan de formaparalela.
Descubrimiento
Este efecto fue descubierto de forma independiente en 1988 por un equipo liderado por Peter Grünberg del Jülich 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 París-Sur, quienes por primera vez observaron el fenómeno en las multicapas que dio lugar al nombre y queprimeramente explicaron la física subyacente.

Un equipo de IBM liderado por Stuart Parkin reconoció rápidamente las posibilidades de utilización del efecto para un sensor de campo magnético y, por consiguiente, para la cabeza de lectura en un disco duro de ordenador y replicó el efecto en capas policristalinas en 1989. En diciembre de 1997 IBM liberó al mercado el primer dispositivo comercial basado eneste efecto.
El descubrimiento de esta tecnología supuso para Peter Grünberg y Albert Fert el Premio Nobel de Física del año 2007.
Magnetorresistencia gigante en las multicapas
En este caso, al menos dos capas ferromagnéticas están separadas por una película ultradelgada (cerca de 1 nanómetro) de metal no ferromagnético (por ejemplo, dos capas de hierro separadas por el cromo: Fe / Cr / Fe). Paraciertos espesores, el acoplamiento RKKY entre las capas ferromagnéticas adyacentes, se hace un acoplamiento antiferromagnético: a nivel energético, se hace preferible para las capas adyacentes que sus magnetizaciones respectivas se alineen de manera antiparalela. La resistencia eléctrica del dispositivo normalmente es más grande en el caso antiparalelo, y la diferencia puede alcanzar varias...