valvola di spin
valvola di spin
Locuzione (equivalente all’inglese spin-valve, più comunemente utilizzata dalla comunità scientifica) coniata nel 1991 dall’IBM per indicare un dispositivo capace di agire, se sottoposto a un campo magnetico esterno, come una valvola che, a seconda della direzione del campo magnetico applicato, mostra una diminuzione o un aumento di resistenza elettrica, e pertanto consente o inibisce il passaggio di elettroni. L’architettura di una valvola di spin può variare molto. Nella sua forma semplificata, il sistema è costituito da due strati molto sottili (spessore di pochi nanometri) di materiali metallici ferromagnetici, non interagenti magneticamente in quanto separati da uno strato metallico non magnetico, anch’esso dello spessore di poche unità atomiche. Comunemente, gli strati ferromagnetici sono costituiti da leghe di metalli di transizione quali per es. NiFe e CoFe, mentre lo strato intermedio è generalmente costituito da Ru, Cu o Au. In questo dispositivo, la magnetizzazione dei due strati ferromagnetici può essere variata in modo indipendente. Nella configurazione più semplice, la direzione della magnetizzazione del primo strato ferromagnetico (chiamato strato bloccato) viene mantenuta fissa, per es. mediante accoppiamento magnetico con uno strato antiferromagnetico adiacente. La magnetizzazione del secondo strato ferromagnetico (strato libero) può invece essere fatta ruotare mediante un opportuno campo magnetico, inducendo una variazione di resistenza. La struttura della valvola di spin è alla base dei dispositivi magnetoresistivi che utilizzano il fenomeno quantomeccanico della magnetoresistenza gigante (GMR, Giant magnetoresistence), scoperto nel 1988 da Albert Fert e Peter Grünberg, i quali per questo nel 2007 hanno ricevuto il premio Nobel per la Fisica. Le strutture a valvola di spin trovano impiego nei sensori di campo magnetico, le cui dimensioni possono essere ridotte notevolmente, pur mantenendo un elevato rapporto segnale-rumore, nelle testine di lettura dei dischi rigidi (testine GMR e TMR, Tunnel magnetoresistence, dove lo strato non magnetico è isolante) e nelle memorie MRAM (Magnetoresistive random access memory), costituite da un insieme di celle di memorie a base di unità TMR.