"Robust absolute magnetometry with organic thin-film devices". W. J. Baker, K. Ambal, D. P. Waters, R. Baarda, H. Morishita, K. van Schooten, D. R. McCamey, J. M. Lupton, C. Boehme. NATURE COMMUNICATIONS 3, 898 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1895
Magnetic field sensors based on organic thin-film materials have
attracted considerable interest in recent years as they can be
manufactured at very low cost and on flexible substrates. However, the
technological relevance of such magnetoresistive sensors is limited
owing to their narrow magnetic field ranges (~30 mT) and the continuous
calibration required to compensate temperature fluctuations and material
degradation. Conversely, magnetic resonance (MR)-based sensors, which
utilize fundamental physical relationships for extremely precise
measurements of fields, are usually large and expensive. Here we
demonstrate an organic magnetic resonance-based magnetometer, employing
spin-dependent electronic transitions in an organic diode, which
combines the low-cost thin-film fabrication and integration properties
of organic electronics with the precision of a MR-based sensor. We show
that the device never requires calibration, operates over large
temperature and magnetic field ranges, is robust against materials
degradation and allows for absolute sensitivities of <50 nT Hz−1/2.
Los sensores de campo magnético basados en películas delgadas de materiales orgánicos han atraído considerablemente la atención en los años recientes, ya que pueden fabricarse a un muy bajo costo sobre substratos flexibles. Sin embargo, la relevancia tecnológica de tales sensores magnetoresistivos está limitada por sus estrechos intervalos de detección de campos magnéticos (~30 mT) y por la continua calibración que requieren para compensar las fluctuaciones térmicas y la degradación del material. En el lado opuesto están los sensores basados en resonancia magnética (MR), los cuales utilizan relaciones físicas fundamentales para la medición extremadamente precisa de los campos, pero que suelen ser muy grandes y costosos. Aquí se demuestra un magnetómetro que se basa en la resonancia magnética orgánica, y que emplea transiciones electrónicas, dependientes del spin, en un diodo orgánico, el cual combina el bajo costo de fabricación de las películas delgadas y las propiedades de integración de la electrónica orgánica con la presición de un sensor basado en MR. Se muestra que el dispositivo nunca tiene que ser calibrado, que opera en un amplio intervalo de temperaturas y de campos magnéticos, que es resistente ante de la degradación de los materiales y que permite sensibilidades de <50 nT Hz−1/2.
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