Іспанські фізики розробили теоретичний підхід, що дозволяє зробити магнітні сенсори «невидимими» для зовнішнього магнітного поля. За рахунок спеціальної оболонки такі сенсори самі не спотворюють зовнішнього магнітного поля, але при цьому не втрачають свою чутливість. В опублікованій в роботі вчені пишуть, що поки при кімнатній температурі такий підхід не може бути реалізований на практиці через відсутність матеріалів з необхідною магнітною проникністю.
Більшу частину сенсорів для локального вимірювання магнітного поля сьогодні роблять з ферромагнітних матеріалів з високою магнітною проникністю. Однак при цьому спробованість самого матеріалу призводить до спотворення зовнішнього поля і, відповідно, може стати причиною помилок при вимірі. Зазвичай такі помилки досить незначні, але в тих випадках, коли потрібно використовувати одночасно велику кількість сенсорів або дуже точно вимірювати невеликі поля (наприклад, при біомедичному аналізі), ці спотворення можуть позначатися досить сильно.
Іспанські фізики з Автономного університету Барселони під керівництвом Альваро Санчеса (Alvaro Sanchez) за допомогою чисельного моделювання розробили підхід, що дозволяє зробити магнітний сенсор «невидимим» (не спотворює зовнішнє магнітне поле) і при цьому зберегти його чутливість. Чутливе магнітне ядро такого сенсора вчені запропонували робити з ферромагнетика, а для того, щоб це ядро не впливало на зовнішнє магнітне поле, воно повинно покриватися оболонкою, що складається з декількох елементів з правильно підібраною магнітною проникністю. За словами вчених, основна трудність роботи полягала саме в тому, щоб придумати таку структуру оболонки, яка працює тільки «в один бік», тобто не спотворює зовнішнє поле, але при цьому і не позбавляє сенсор можливості реагувати на зовнішнє поле і не знижує його чутливості.
У найпростішому випадку чутливе ферромагнітне ядро з відносною магнітною проникністю 105 мало сферичну форму і покривалося одношаровою оболонкою з діамагнітного матеріалу з магнітною проникністю менше одиниці. Картина магнітного поля всередині сенсора і зовні від нього розраховувалася за допомогою рішень рівнянь Максвелла.
У найпростішій конфігурації з суцільною сферичною оболонкою вченим вдалося підібрати необхідні параметри для повного придушення спотворень (для цього знадобилися матеріали з магнітною проникністю близько 0,44), проте така оболонка виявилася досить товстою (товщиною в половину радіусу ядра) і працює вона тільки для сенсора сферичної форми. При цьому досить сильно знижувалася намагніченість ядра порівняно зі звичайним станом без зовнішнього діамагнітного шару.
Щоб зробити оболонку більш універсальною і більш тонкою, а також підвищити намагніченість ядра, вчені розглянули більш складні конфігурації зовнішніх шарів, що містять розрізи різних форм і складаються з більшої кількості елементів з низькою магнітною проникністю. Виявилося, що крім ускладнення конфігурації, для підвищення ефективності оболонки між нею і самим сенсором також необхідно залишати невеликий повітряний зазор, який дозволяє збільшити чутливість сенсора і збільшити магнітну проникність діамагнітного шару.
В результаті вченим вдалося знайти таку конфігурацію діамагнітного шару, яка дозволяє практично повністю придушити спотворення зовнішнього магнітного поля для сенсорів не тільки сферичної форми, але і, наприклад, ферромагнітних елементів з еліпсоїдальною формою. Правда, в деяких випадках для цього потрібні матеріали з аномально низькою магнітною проникністю (близько 0,05), і для їх практичної реалізації потрібно використання надпровідних матеріалів.
За словами авторів роботи, за допомогою запропонованої ними сферичної оболонки можна «ховати» від будь-якого зовнішнього поля магнітні сенсори будь-якої форми. При цьому в окремих випадках - наприклад, якщо сенсор має сферичну форму, а магнітне поле однорідне, - можна домогтися того, що сенсор стане абсолютно «невидимим», тобто ніяких спотворень магнітного поля зовні від оболонки взагалі не буде спостерігатися.
На жаль, поки реалізувати запропонований підхід на практиці, принаймні при кімнатній температурі, не вдасться, тому що матеріалів з потрібною для оболонки магнітною проникністю не існує. Однак автори роботи стверджують, що подібні властивості можна відтворити, наприклад, за допомогою магнітних метаматеріалів, що складаються з високотемпеолог них надпровідників.
Магнітні датчики використовуються не тільки для біомедичного аналізу або при дослідженні космосу - багато з них можуть застосовуватися і в повсякденному житті. Наприклад, нещодавно британські вчені розробили технологію, яка дозволяє за допомогою магнітних сенсорів виявляти електричні двигуни, двигуни внутрішнього згоряння і вентилятори за бетонними стінами.