Vědci, kteří nezávisle na sobě objevili gigantickou magnetorezistenci, si mezi sebou rozdělí letošní Nobelovu cenu za fyziku. Jejich výzkum mimo jiné umožnil enormní zvýšení kapacity pevných disků počítačů.
Nobelova cena za fyziku bývá udělována vědcům, jejichž výzkum je pro běžného smrtelníka velmi abstraktní. Oceněný objev většinou nemá zřejmé praktické uplatnění, a pokud ano, objeví se až v další generaci. Z tohoto pohledu jsou letošní laureáti Nobelovy ceny, francouzský vědec Albert Fert a v Plzni narozený Němec Peter Grünberg, výjimeční. S produkty založenými na jejich objevu se setkává každý, kdo pracuje s počítačem nebo třeba poslouchá digitálně uloženou hudbu.
Albert Fert a Peter Grünberg objevili nezávisle na sobě efekt nazvaný gigantická magnetorezistence (GMR). Podle zdůvodnění Švédské královské akademie věd lze využití tohoto objevu považovat za jedno z prvních využití nanotechnologie. Albert Fert z Université ParisSud a Peter Grünberg pracující ve Výzkumném středisku v Jülichu v roce 1988 zjistili, že ve velmi tenkých magnetických vrstvách oddělených nemagnetickým materiálem dochází vlivem působení vnějšího magnetického pole k prudké změně elektrického odporu. Změna vodivosti může být až tisícinásobná.
Informace uložené na miniaturní ploše magnetických vrstev tak mohou být přeměněny na zřetelné elektrické signály, které lze interpretovat jako nuly či jedničky.
Blesková cesta z laboratoří do domácností
Díky tomu bylo možné zkonstruovat čtecí hlavy, které reagují na velmi malé změny magnetického pole. Cesta k další miniaturizaci magnetických záznamových zařízení tak byla otevřená.
První čtecí hlava založená na gigantické magnetorezistenci se na trhu objevila v roce 1997, pouhých devět let po publikování objevu. První generace GMR disků dokázala uložit na jeden centimetr čtvereční magnetického média řádově 100 milionů bitů. Nová technologie brzy převládla. Vědci v dalších vývojových laboratořích vyvinuli nové a dokonalejší materiály, než s jakými pracoval Fert s Grünbergem, ale princip zůstává týž. Dnešní disky „napěchují“ na jeden centimetr čtvereční desítky gigabitů. Disk s kapacitou jednoho terabytu se tak dostal mezi spotřební zboží.
Přínos objevu GMR přibližuje profesor Ben Murdin z University of Surrey srovnáním: „Bez využití tohoto jevu by nebylo možné uložit na diskový iPod víc než jednu písničku.“
Zbývá vysvětlit, proč se využití gigantické magnetorezistence pokládá za průkopnickou aplikaci nanotechnologií. Důvodem je skutečnost, že magnetické i nemagnetické vrstvy nutné pro vznik GMR efektu jsou „tlusté“ jen několik atomů.
Obrázek
Objev, který nafoukl skladiště digitálního věku
Podmínkou rozšíření digitálních technologií je nutnost uchovatvýsledek práce. K tomu dnes slouží v případě vyšších objemů dat především pevné disky. Díky miniaturizaci se disky dostaly do mnoha druhů spotřební elektroniky, například do některých typů mp3 přehrávačů.
Technologie, díky níž kapacitu disků láme každý rok nové rekordy, je postavena na objevu gigantické magnetorezistence, který včera Nobelův výbor odměnil prestižní cenou. Ocenění bylo přiřknuto Francouzi Albertu Fertovi a v Plzni narozenému Němci Peteru Grünbergovi. Oba gigantickou magnetorezistenci pozorovali již v roce 1988.
měděná cívka
čtecí hlava
Pohled do vnitřností pevného disku Čtecí hlava je uložena na konci raménka vystavovací mechaniky. Měděná cívka zajišťující zápis je mnohonásobně větší než čtecí hlava.
bit zaznamenaný na magnetické vrstvě
čtecí hlava staršího typu MR
Oranžové obdélníky pod hlavou znázorňují průchod části disku s uchovanou informací - jedním bitem
změna odporu vyvolaná změnou magnetického pole
čtecí hlava nového typu GMR
Čtecí hlava využívající efekt gigantické magnetorezistence je mnohem citlivější než starší technologie
