40. Р.Б. Моргунов. Медицинская спинтроника: магнитные сенсоры и микропинцеты

12 января 2023 г. состоялось 40-е заседание междисциплинарного научного семинара «МЕХАНИКА: эксперимент, моделирование, приложения». Доклад "Медицинская спинтроника – магнитные сенсоры и микропинцеты" сделал Р.Б. Моргунов, д.ф.-м.н., профессор кафедры Медицинской и биологической физики Первого Московского государственного университета имени И.М. Сеченова Аннотация Работа посвящена быстро развивающемуся направлению, связанному с регистрацией, диагностикой и позиционированием микро- и нанообъектов в биологии и медицине. В частности, обсуждаются структурные элементы лаборатории на чипе, которые используются для измерения числа магнитомеченных клеток, их селекции и адресного цифрового позиционирования на единой платформе. Представлены результаты исследования намагничивания сенсоров гигантского магнитосопротивления и входящих в их состав сверхтонких ферромагнитных пленок под действием полей рассеяния магнитных микро- и наночастиц на их поверхности, а также под действием магнитных полей живых клеток, содержащих магнитные частицы. Обсуждается локальное перемагничивание многослойных структур под частицей, которое определено магнитной силовой микроскопией и моделированием, а также соответствующий отклик магнитосопротивления [1-3]. Другой элемент технологии лаборатории на сенсоре относится к Microelectromechanical systems (MEMS) и называется магнитным микропинцетом, который служит управляемого для перемещения клеток в заданные секторы чипа. Основная проблема таких устройств заключается в низкой эффективности микрокатушек, обеспечивающих захват магнитомеченной клетки. Предложено решение этой проблемы, основанное на создании двуслойного микропровода, намагниченность которого переключается внешним полем благодаря взаимному переключению направлений намагниченностей ядра и оболочки микропровода [4-5]. Предложены методы заострения микропровода, приводящие к гигантскому локальному градиенту магнитного поля (до 100 Тл/м), способному создавать достаточную силу для перемещения даже диамагнитных клеток, не содержащих ферромагнитные метки. 1. R Morgunov, E Kunitsyna, R Allayarov, O Koplak, S Mangin, Change in blocking temperature of nanoparticle array deposited on magnetoresistive sensor, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 551, 169096 (2022). 2. EI Kunitsyna, RS Allayarov, OV Koplak, RB Morgunov, S Mangin, Effect of Fe/Fe3O4 Nanoparticles Stray Field on the Microwave Magnetoresistance of a CoFeB/Ta/CoFeB Synthetic Ferrimagnet, ACS sensors 6 (12), 4315-4324 (2021). 3. RB Morgunov, OV Koplak, RS Allayarov, EI Kunitsyna, S Mangin, Effect of the stray field of Fe/Fe3O4 nanoparticles on the surface of the CoFeB thin films, Applied Surface Science 527, 146836 (2020). 4. R Morgunov, O Koplak, Focused magnetization in sharpened rare-earth microwires with four switchable magnetic states, Materials Letters 273, 127954 (2020). 5. Roman Morgunov, Oksana Koplak, Exchange bias and spin-reorientation transition in α-Fe/PrDyCoFeB core/shell microwires, Material Science and Engineering B 263, 114845 (2021).