Отчет о научно-исследовательской работе по теме по теме: Сверхчувствительные магнитоэлектрические сенсоры магнитных полей для биомедицинских применений (заключительный)

Композитные мультиферроики – это материалы, в которых возможно возникновение электрической поляризации материала под действием внешнего магнитного поля и наоборот, изменение намагниченности структуры при приложении электрического поля. Такие свойства имеют высокий практический потенциал применения в науке и технике. На основе данных материалов возможно изготовление целого ряда устройств, обладающих уникальными свойствами, таких как, например, магнитоэлектрическая (МЭ) память с произвольным доступом, МЭ сенсоры магнитных полей, токов, магнитных наночастиц, микромеханические МЭ антенны, подстраиваемые напряжением СВЧ фильтры, резонаторы и фазовращатели. Поэтому поиск новых материалов композитных мультиферроиков и изучение МЭ эффекта в них является приоритетной и актуальной задачей при поиске и создании новых устройств электроники. Одним из наиболее перспективных и близких к практической реализации направлений является создание на основе композитных мультиферроиков высокочувствительных сенсоров сверхслабых магнитных полей. Отсутствие необходимости охлаждения таких сенсоров является значительным техническим преимуществом перед безальтернативно применяемыми сейчас для этих целей сверхпроводящими квантовыми интерферометрами. На сегодняшний день наилучшими из достигнутых пределов детектирования магнитных полей с помощью датчиков на основе композитных магнитоэлектриков являются значения порядка единиц пТл/Гц1/2, причем регулярно выходят новые работы, снижающие этот порог за счет совершенствования обрабатывающей электроники и изменения конструкции датчика. Такого порога чувствительности уже достаточно для надежного детектирования магнитных полей, индуцируемых токами альфа-ритма головного мозга с амплитудами в единицы пТл (магнитоэнцефалография) и детектирования магнитной активности сердца человека. Обзорная статья посвящена композитным магнитоэлектрическим структурам с фокусом на сенсорные структуры, способные детектировать сверхслабые магнитные поля. Проведено сравнение предельной чувствительности к магнитному полю существующих МЭ композитных структур, показаны пути увеличения чувствительности к магнитному полю.