Применение технологий лазерного микро- и наноструктурирования для создания магнитных биосенсоров

Проект направлен на изучение комплексного применения технологий лазерного структурирования применительно к магнитным биосенсорам (МБС), работающим на эффекте гигантского магнитосопротивления (ГМС), от создания магнитных меток в виде магнитных наночастиц (МНЧ) до реализации полномостовой схемы Уитстона, для чего планируется решить следующие задачи: 1. Фемтосекундная лазерная 3D модуляция поверхности магнитного ГМС-сенсора на основе многослойных структур вида Si/Ta/Ф/НМ/Ф/АФ/Ta (где Ф – ферромагнетик – NiFe, CoFe или ферримагнетик CoFeGd, АФ – антиферромагнетик – IrMn, FeMn, НМ – немагнитный слой Cu), заключающаяся в создании лазерно-индуцированных поверхностных периодических структур (ЛИППС), для создания рельефа и локальных магнитных полей, способствующих захвату и удержанию частиц на поверхности сенсора. 2. Жидкофазный лазерный синтез путем абляции тонких магнитных пленок и объемных мишеней для создания коллоидов химически чистых МНЧ (FeO·Fe2O3, Fe2O3, CoхFe1-х и т. п.) с варьируемыми размерами и составом и подбора оптимальной пары частица-сенсор. 3. Фемтосекундный лазерный отжиг ГМС-структур в магнитном поле для локального переключения направления обменного смещения, что необходимо для реализации оптимальной конфигурации мостовой схемы Уитстона, обеспечивающей максимальную чувствительность магнитного сенсора. 4. Фемтосекундное лазерное структурирование МБС без сопутствующей модуляции рельефа для формирования микромагнитной структуры, способствующей захвату МНЧ. Отсутствие работ по формированию ЛИППС и микромагнитной структуры в сенсорных элементах наряду с необходимостью апробации методов жидкофазного лазерного синтеза МНЧ и фемтосекундного лазерного отжига для заявленных конфигураций МБС обеспечивают новизну предлагаемого исследования. По итогам реализации проекта планируется представить лабораторные образцы мостовой схемы МБС, изготовленные с помощью перечисленных технологий лазерного микро- и наноструктурирования, результаты их тестирования и рекомендации по использованию на практике и в дальнейших исследованиях. Полученные в проекте результаты будут универсальными и могут применяться не только к ГМС-сенсорам, но и другим планарным магнитным биосенсорам, будут представлять интерес для фундаментальных исследований в области взаимодействия лазерного излучения с магнитными материалами.