Как неоднородное магнитное поле воздействует на тончайшие металлические плёнки

Магнитные явления изучаются уже много столетий, однако до сей поры ясно в них далеко не всё. А ведь более подробное внедрение в «магнитный мир» способно вывести технику на качественно новый уровень.
Международный коллектив учёных, куда вошли исследователи из России, Японии и Австралии, выяснили, как неоднородное магнитное поле при производстве тончайших плёнок из металлических сплавов влияет на их свойства. Данное открытие позволит создавать различные типы датчиков.
Следует сказать о свойствах магнитных материалов. Различные их виды проявляют разные свойства в присутствии внешнего магнитного поля, по-разному намагничиваются. Диамагнетики приобретают магнитный момент, противоположный по направлению внешнему магнитному полю. Парамагнетики, наоборот, следуют за внешним полем. Есть ещё ферромагнетики и антиферромагнетики. Первые хорошо известны и используются в быту; они способны сохранять магнитные свойства при исчезновении внешнего магнитного поля. Антиферромагнетики при отсутствии внешнего поля теряют магнитный момент, поскольку магнитные моменты отдельных слоёв в них уравновешивают друг друга.
Ферромагнетики обладают и другим характерным свойством. Напряжённость их магнитного поля может меняться в зависимости от величины использованного внешнего магнитного поля. Это называется гистерезисом. Гистерезис ферромагнетика обычно образует петлю, обладающую симметрией относительно начала координат. Однако если имеется вещество, состоящее из двух тонких слоёв – ферромагнетика и антиферромагнетика, то его гистерезисная петля может смещаться по отношению к началу координат. Это странное свойство объясняется существованием обменных связей между двумя разнородными слоями магнитных материалов.
Специалисты лаборатории одного из отечественных университетов экспериментировали с плёнками, полученными из двух вышеназванных металлических сплавов. Плёнки изготавливались методом магнетронного напыления, который состоит в бомбардировке металлических пластин, из которых надо получить плёнки, инертными частицами. Оказалось, что приложенное неоднородное магнитное поле при изготовлении составных структур, состоящих из разнородных плёнок и имеющих упомянутые обменные связи, приводит к изменению процессов перемагничивания этих плёнок. Если при изготовлении этих плёнок прикладывать однородное магнитное поле, то петля гистерезиса будет смещаться стандартным способом. Однако если приложенное поле неоднородно, то это приводит и к изменению размера смещения петли, и к изменению её формы. В частности, петля может получиться ступенчатой.
Описанное поведение магнитных плёнок можно образно сравнить с обниманием двух любящих людей. Такие немного наивные сравнения, к слову, имеют не одну сотню лет. Ещё древние китайцы называли магнит «любящей матерью» за способность притягивать к себе металлические предметы; позже аналогичное сравнение вошло и во французский язык. Теперь же выяснилось, что «обнимающиеся» разнородные магниты могут испытывать «глубокие эмоциональные чувства».
Исследователи говорят, что открытое явление позволит увеличить чувствительность магнитных датчиков.
Магнитные датчики применяются в самых разных областях техники. Они имеются в защитных системах, измерительных приборах и т. д. Простейшие датчики, реагирующие на магнитное поле, имеются в продаже в магазинах радиодеталей – это всем известные герконы. Чувствительность таких компонентов различна, в зависимости от конструкции, но зачастую она сравнительно невысокая. Новое открытие физиков выведет производство магнитных датчиков на качественно новый уровень. О внедрении магнитных элементов, к примеру, в компьютерные системы, уже давно задумываются исследователи. Там они составят альтернативу традиционным электрическим компонентам.