1.3. Cỏc loại cảmbiến dựa trờn hiệu ứng từ
1.3.3. Cảmbiến cấu trỳc van-spin (SV)
Cỏc cảm biến van-spin đĩ được nhúm của giỏo sư Freitas (INESC-MN, Bồ Đào Nha, www.inesc-mn.pt) [23, 24, 25, 37] phỏt triển và ứng dụng như cỏc cảm biến sinh học. Nhúm nghiờn cứu này đĩ phỏt hiện cỏc đơn hạt từ gắn nhĩn đường kớnh 2 àm (Micro mer-M), đồng thời chế tạo đường dẫn cho hạt tớch hợp trờn chớp [24, 25]. Trong cỏc tài liệu tham khảo [25, 37] cỏc hạt từ được phủ streptavidin đĩ liờn kết với bề mặt cảm biến qua biotinylate và được phỏt hiện bởi cỏc cảm biến van-spin. Gần đõy, Graham và cỏc đồng nghiệp đĩ chứng minh việc phỏt hiện DNA lai húa sử dụng cỏc chớp van-spin của họ [22]. Ngồi ra sự phỏt hiện đơn hạt kớch Dynabeads M-280 (đường kớnh hạt 2.8àm) bằng cỏc cảm biến van-spin cũng đĩ
được thực hiện bởi Livà cỏc đồng ngh iệp[35].
Cấu trỳc chuẩn của cảm biến van-spin bao gồm 4 lớp vật liệu (lớp phản sắt từ/ lớp sắt từ bị ghim/ lớp phi từ/ lớp sắt từ tự do). Hai lớp sắt từ được ngăn cỏch nhau bởi một lớp kim loại khụng từ, trong đú 1 lớp sắt từ tự do, 1 lớp được ghim bằng tương tỏc trao đổi với 1 lớp vật liệu phản sắt từ [28]. Khi chưa cú từ trường
ngồi tỏc dụng, từ độ của lớp sắt từ tự do ngược chiều với từ độ của lớp sắt từ bị ghim, do đú điện tử khú di chuyển qua cỏc lớp của cảm biến, vỡ vậy điện trở của cảm biến là lớn. Khi cú từ trường ngồi (từ trường của hạt từ), mụ-men từ của lớp sắt từ tự do sẽ quay theo hướng từ trường ngồi, làm cho từ độ của lớp sắt từ tự do và từ độ của lớp sắt từ bị ghim định hướng song song với nhau, do đú cỏc điện tử cú thể truyền qua cỏc lớp của cảm biến và điện trở của cảm biến giảm.
Hỡnh 1.6. Cảm biến cấu trỳc van-spinphỏt hiện hạt từ [63].
Cấu trỳc của cảm biến được giới thiệu trờn Hỡnh 1.6 (a). Trong trạng thỏi ban đầu, từ độ của lớp ghim nằm theo chiều ngang, được ghim bởi liờn kết trao đổi giữa lớp ghim với lớp phản sắt từ, cũn từ độ của lớp tự do hướng theo chiều dọc. Hỡnh 1.6 (b) Sự định hướng theo chiều dọc của lớp tự do và trạng thỏi đơn đụ-men là do dị hướng hỡnh dạng. Dưới tỏc dụng từ trường của hạt từ,mụ-men từ của lớp tự do sẽ quay song song với lớp ghim, tạo ra sự thay đổi trạng thỏi điện trở của cảm biến.