光学、热学与输运性质

磁阻

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想象你正沿着笔直的公路开车,忽然有人刮起一阵横风,不断把你的车往旁边推。你只好左右修正,路线被拉长,也就到得更晚。载流的电子感受到磁场,就很像感受到这阵横风——它弯折电子的路径,让它们在两次碰撞之间走得更远,于是材料里更难推动电流。这种电阻的改变,就是磁阻。

具体来说,磁阻就是加上磁场时,材料的电阻改变了多少。在大多数普通金属里,磁场把电子的轨迹掰弯,拉长它们的有效行程,使电阻小幅上升,而且这升幅随磁场增大。但在特别构造的层状材料里,这种改变可以大得惊人——开关磁场就能让电阻摆动几十个百分点甚至更多,因为磁场会重新定向层内那些微小的磁体,从而把电子的顺畅流动打开或关闭。

磁阻之所以重要,是因为它把磁场变成了一个你能读取的电信号。在薄磁性夹层里发现的那种巨大版本,正是它让硬盘的读头能探测到密集排布数据所发出的微弱磁场,使廉价而海量的存储成为可能——这项发现还获得了诺贝尔奖。一个诚实的提醒:磁阻有许多互不相同的种类,普通的、巨大的、庞大的,它们来自相当不同的机制,所以这一个词其实涵盖了一整族效应,而不是一条整齐的定律。

老式硬盘里的读头,是一摞微小的磁性薄膜与非磁性薄膜叠在一起。当它掠过一个记录下来的比特时,这个比特微弱的磁场会翻转其中一层的磁化方向,整摞薄膜的电阻随之跳变——这就是巨磁阻,把磁性图案变成了一串 0 和 1。

巨磁阻让读头能感知单个比特,这也是为什么一个 TB 的存储如此便宜。

磁阻说的是磁场改变了你用电流测到的电阻;霍尔效应说的则是一个侧向电压。它们是表亲,常在同一个实验里一起测,但回答的是不同的问题。

又称
磁阻