Гігантський магнетоопір: природа явища, історія відкриття, застосування в біології та медицині

Abstract

У статті висвітлено історію відкриття явища гігантського магнетоопору та основні етапи розвитку нового науково-технологічного напряму — спінтроніки. Стисло схарактеризовано конфігурації GMR-систем, серед яких особливо перспективними є спінові клапани, системи магнітного тунельного переходу. Ці конструкції застосовуються, зокрема, в медицині. Так, спінові клапани впроваджуються в клінічну практику як сенсори для діагностики та лікування захворювань, а також відстеження наночастинок в організмі людини. Подальший розвиток спінтроніки пов’язують з оптимізацією систем на основі ефекту тунельного магнетоопору та їх інтеграції з лабораторіями-на-чипі й іншими засобами нанофлюїдики, що сприятиме більшій ефективності діагностичних і терапевтичних медичних заходів.

В статье освещены основные этапы истории открытия явления гигантского магнетосопротивления (GMR) и развития нового научного и технологического направления — спинтроники. Кратко охарактеризованы конфигурации GMR-систем, среди которых особенно перспективными являются спиновые клапаны, системы магнитного туннельного перехода. Данные конструкции нашли применение, в частности, в медицине. Так, спиновые клапаны внедряются в клиническую практику в виде сенсоров для диагностики и лечения заболеваний, а также отслеживания наночастиц в организме человека. В будущем спинтроника будет развиваться по направлению оптимизации систем на основе эффекта туннельного магнетосопротивления и интеграции последних с лабораториями-на-чипе и другими средствами нанофлюидики, что обеспечит более эффективное осуществление диагностических и терапевтических медицинских процедур.

The major milestones of the history of discovery of the giant magnetoresistance (GMR) phenomenon and development of new scientific and technological field of spintronics are highlighted in the article. GMR systems’ configurations, among which especially promising spin valves and magnetic tunnel junction systems, are briefly characterized. These devices find their use, particularly, in medicine. For instance, spin valves are introduced in medical practice as sensors for diseases’ diagnosis and treatment and as devices which track nanoparticles in an organism. Spintronics will develop in direction of an optimization of tunnel magnetoresistance systems and an integration of those into lab-on-a-chip technologies and other nanofluidics devices. That will improve an efficacy of diagnostic and therapeutic procedures’ performance.