Dans son laboratoire Christian Doppler, Dieter Süss et ses partenaires du domaine de la pratique étudient les applications possibles des capteurs magnétiques dans le secteur automobile et médical. La technologie de Süss a obtenu ses premiers succès dans les systèmes ABS des véhicules et dans l'imagerie par résonance magnétique.

Les capteurs qui réagissent aux changements de résistance magnétique sont utilisés depuis longtemps dans les disques durs. Dieter Süss et son équipe étudient comment cette technologie peut être mise en œuvre dans d'autres domaines. Les investigations sont menées dans le Christian Doppler Laboratory Advanced Sensing and Materials qui fait partie de la Faculté de physique de l'Université de Vienne. En particulier, l'équipe examine les capteurs dits GMR et TMR.

Les capteurs GMR sont basés sur la découverte de la magnétorésistance géante (GMR) pour laquelle Albert Fert et Peter Grünberg ont reçu le prix Nobel de physique en 2007. Pour faire simple, les deux chercheurs ont découvert que la conductivité des matériaux dépend, entre autres, sur le sens de l'aimantation. capteurs TMR, d'autre part, utiliser le phénomène de mécanique quantique de magnétorésistance tunnel (TMR). La TMR comprend un système dans lequel deux couches magnétiques sont séparées par une couche non magnétique. Dans le laboratoire CD, Dieter Süss et deux partenaires du domaine de la pratique ont étudié l'application possible des capteurs GMR et TMR dans de nouveaux secteurs.

De nouveaux capteurs améliorent les systèmes ABS

En coopération avec le premier fabricant mondial de semi-conducteurs Infineon, l'équipe a résolu un problème bien connu dans les nouveaux capteurs GMR utilisés dans les systèmes ABS des véhicules :lorsque les capteurs GMR sont installés dans des positions spécifiques, le système devient très imprécis en ce qui concerne la roue codeuse magnétique. Dieter Süss dit, "Nous avons découvert que ces inexactitudes ne sont pas le résultat d'imprécisions dans le processus de fabrication. Comme alternative, nous avons développé un tout nouveau capteur, le capteur vortex, qui résout le problème et simplifie la production en même temps. Nous avons breveté le concept du capteur avant de le publier dans Nature Électronique ."

Pour cette nouveauté, le projet de recherche a été nominé pour le prix Houska en 2019. Süss explique que l'application de la nouvelle conception de capteur a des implications de grande envergure pour les constructeurs automobiles :« Infineon à lui seul a besoin d'environ 180 millions de ces capteurs par an pour pouvoir mesurer la vitesse de rotation des roues du véhicule ou des paramètres tels que la position du volant pour les systèmes ABS."

Les premiers aimants permanents imprimés en 3D

Le groupe de recherche a obtenu un autre succès remarquable en coopération avec le fabricant d'aimants Magnetfabrik Bonn :ils ont pu produire pour la première fois des aimants permanents en utilisant la fabrication additive (impression 3D). Ce procédé permet la production rapide et économique d'aimants permanents sous des formes complexes. Les objets tridimensionnels sont constitués d'environ 90 pour cent de matériau magnétique et 10 pour cent de polymère. Si l'objet est exposé à un champ magnétique à la fin du processus de production, il se transforme en aimant permanent.

L'équipe de recherche viennoise a été la première à utiliser cette technologie 3D. Dieter Süss explique :« Notre innovation a attiré l'attention du monde entier. Elle a même fait l'objet de la couverture d'une édition de L'économiste en 2016." Le simple, mais la production précise d'aimants permanents ouvre une variété de nouveaux domaines d'application, y compris dans le domaine médical. À cet égard, le laboratoire coopère avec l'hôpital général de Vienne (AKH) pour étudier les possibilités d'améliorer l'imagerie par résonance magnétique (IRM).

L'expérience rencontre la flexibilité

Les recherches de Dieter Süss sont basées sur un logiciel spécial développé par son équipe. Il est utilisé pour décrire les propriétés magnétiques des matériaux. Les principaux fabricants de disques durs utilisent le logiciel, par exemple, pour l'optimisation et la conception des têtes de lecture GMR.

Concernant les succès remarquables du CD Laboratory Advanced Magnetic Sensing and Materials, Süss dit, "D'un côté, nous avons beaucoup d'expérience dans la simulation de matériaux magnétiques. D'autre part, la coopération avec nos partenaires de l'industrie nous donne la possibilité de mener des recherches axées sur les applications et de mettre en œuvre nos innovations rapidement. Sans flexibilité et décisions rapides de la Christian Doppler Research Association et de nos partenaires de l'industrie, nous n'aurions aucune chance de concourir avec succès sur la scène internationale."