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Der Nobelpreis für Physik 2007

09.10.2007 - Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen den Nobelpreis des Jahres 2007 in Physik zu verleihen gemeinsam an Albert Fert, Unité Mixte de Physique CNRS/THALES, Université Paris-Sud, Orsay, Frankreich, und Peter Grünberg Forschungszentrum Jülich, Deutschland, "für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands".

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Dank Nanotechnik mehr Gigabytes aus kleinerer Festplatte

Dieses Jahr zeichnet der Nobelpreis für Physik eine neue Technik aus, mit der die auf Computer-Festplatten gespeicherten Datenmengen ausgelesen werden. Dank dieser Technik konnten die Festplatten in den letzten Jahren so erheblich verkleinert und zugleich mit wesentlich größerer Speicherkapazität angeboten werden. Diese Festplatten, die in Computern und vielen MP3-Spielern benötigt werden, brauchen empfindliche Leseköpfe, mit denen die magnetisch eingespeicherten Daten abgetastet werden.

Der Franzose Albert Fert und der Deutsche Peter Grünberg entdeckten 1988, unabhängig von einander, einen ganz neuen physikalischen Effekt - den Riesenmagnetowiderstand oder GMR (giant magnetoresistance). Äußerst schwache magnetische Veränderungen erzeugen in einem Riesenmagnetowiderstand sehr große Veränderungen des elektrischen Widerstandes. Ein solches System ist genau das, was gebraucht wird, um die Daten aus Festplatten auszulesen, wobei magnetisch gespeicherte Information in einen elektrischen Strom umgewandelt werden muss. Daher gingen sehr schnell Wissenschaftler und Techniker daran, den neuen Effekt für einen Lesekopf auszunützen. Bereits 1997 wurde der erste auf dem GMR-Effekt fußende Lesekopf vorgestellt. Diese Konstruktion wurde sehr schnell Stand der Technik und auch alle weiteren Entwicklungen bauen auf den GMR.

Auf der Festplatte liegt die Information gespeichert vor in Form von mikroskopisch kleinen Feldern mit verschiedenen Magnetisierungsrichtungen. Die Information wird abgerufen, indem ein Lesekopf die Festplatte abtastet und magnetische Veränderungen registriert. Je kleiner und dichter mit Information gepackt die Festplatte ist desto kleiner und schwächer werden auch die einzelnen magnetischen Felder. Desto empfindlicher muss damit der benötigte Lesekopf sein. Ein Lesekopf mit GMR-Effekt kann die sehr kleinen magnetischen Veränderungen in genügend messbare Unterschiede beim elektrischen Widerstand umwandeln, und damit in Schwankungen bei dem Strom, der vom Lesekopf ausgesendet wird. Der Strom ist das Ausgangssignal vom Lesekopf, die verschiedenen Werte der Stromstärke stellen Nullen und Einsen dar.

Die Entdeckung des GMR-Effekts war möglich geworden dank in den 1970er Jahren entwickelten neuen Techniken für äußerst dünne Schichten aus verschiedenen Materialien. Zum Gelingen des GMR muss man Schichtstrukturen aufbauen können, die in sich Dicken von nur wenigen Atomen haben. Deshalb kann man die Technik des GMR auch als eine der ersten großen Anwendungen ansehen für die so viel versprechende Nanotechnik.

Albert Fert, französischer Staatsbürger. Geb. 1938 in Carcassonne, Frankreich. Promotion 1970 an der Université Paris-Sud, Orsay, Frankreich. Professor an der Université Paris-Sud, Orsay, Frankreich, seit 1976. Wissenschaftlicher Leiter der Unité Mixte de Physique CNRS/THALES, Université Paris-Sud, Orsay, Frankreich, seit 1995. www2.cnrs.fr/en/338.htm

Peter Grünberg, deutscher Staatsbürger. Geb. 1939 in Pilsen. Promotion 1969 an der Technischen Universität Darmstadt, Deutschland. Professor am Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich, Deutschland, seit 1972.
www.fz-juelich.de/portal/gruenberg_e

Quelle: Schwedischer Forschungsrat - The Swedish Research Council

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