"Nobelovka" za lepšie čítanie harddiskov

Nobelovu cenu za fyziku pre rok 2007 dostala dvojica Európanov - Francúz Albert Fert a Nemec Peter Grünberg. Je uznaním bjavu úkazu, ktorý prvý z nich nazval obrovská magnetorezistencia (giant magnetoresistance, GMR).

Albert Fert sa narodil 7. marca 1938 v Carcassone. Doktorát získal na Juhoparížskej univerzite (Université Paris-Sud), kde pôsobí ako profesor a súčasne vedie spoločné výskumné stredisko CNRS (francúzska obdoba našej SAV) a technologickej firmy Thales Gro

Finančnú časť ceny, desať miliónov švédskych korún, čo je necelých 37 miliónov slovenských, si rozdelia napoly.

Menšie harddisky, väčší pokrok

Podstata GMR súvisí s kvantovou mechanikou, odrážajú sa v nej vlastnosti sveta veľmi malých rozmerov. No v dokonalom súlade so svojím názvom má priam obrovské praktické využitie. Práve tento jav totiž umožnil vývoj citlivejších čítacích hláv a následnú výraznú miniaturizáciu veľkokapacitných pamäťových médií, zvlášť harddiskov, aké sa už dnes montujú aj do prenosných počítačov a niektorých hudobných prehrávačov. Hranica kapacity harddiskov na bežné využitie sa aj vďaka GMR priblížila k jednému terabytu (tisíc gigabytov), akokoľvek ešte nie sú bežné a väčšina užívateľov počítačov pracuje nanajvýš s niekoľkostogigabytovými. Prospech z toho priamo či nepriamo získavame prakticky všetci vrátane tých, ktorí počítače nepoužívajú. Lebo o to efektívnejšia je činnosť ľudí z profesií, kde sú počítače kľúčovým nástrojom. Príkladov je nespočetne - od výroby a obchod cez médiá a zábavu až po vzdelávanie a medicínu.

Cesta k objavu

Fert a Grünberg objavili GMR súbežne a nezávisle od seba v roku 1988. Vyskytuje sa v tenučkých striedavo magnetických a nemagnetických kovových vrstvách. Objav by nebol možný bez nových spoľahlivých metód prípravy takýchto tenučkých vrstiev s hrúbkou iba niekoľkých atómov, vyvinutých v 70. rokoch. Ak sa povie niekoľko atómov, zodpovedá to mierke nanometrov čiže miliardtín metra.

GMR svojho času patrilo k prvým rozsiahlym využitiam nanotechnológií. O čo však ide? Fertova skupina pracovala až s 30 striedajúcimi sa vrstvičkami železa a chrómu. Grünbergova len s dvomi či tromi vrstvičkami železa, medzi ktorými bola vrstvička chrómu. Sčasti práve pre väčší počet vrstiev zaznamenala Fertova skupina oveľa výraznejšiu zmenu magnetorezistencie, až o 50 percent, ako Grünbergova, ktorá zistila zmenu iba do 10 percent.

Magnetorezistencia je vlastnosť látky, vďaka ktorej dokáže zmeniť hodnotu elektrického odporu, ak na ňu pôsobí vonkajšie magnetické pole. Známa je od roku 1857, keď ju ako prvý skúmal slávny britský fyzik a vynálezca William Thomson, neskorší lord Kelvin. No pred objavom GMR, vlastne až dodnes, sa pri nej zistila nanajvýš niekoľkopercentná zmena odporu. Práve preto Fert v roku 1988 nazval novo pozorovaný jav obrovská magnetorezistencia.

Spintronika

Fert i Grünberg s kolegami jav hneď aj správne vysvetlili: súvisí s rôznymi orientáciami "rotačných osí" elektrónov, spinov, v magnetických a nemagnetických vrstvách vo vzťahu k orientácii vonkajšieho magnetického poľa. Spiny bývajú orientované do dvoch opačných smerov, pričom v magnetickom materiáli väčšina rovnakým smerom. Dôležitá je však aj menšina s opačnou orientáciou a tá sa v rôznych látkach pri rôznej magnetizácii správa odlišne.

Obaja objavitelia si uvedomili potenciálne obrovský praktický význam GMR. Grünberg súbežne s napísaním prvého vedeckého

článku o tomto jave podal patentovú prihlášku. Keďže tu nejde iba o elektrické náboje elektrónov, ale aj o ich spiny, jav spadá do novej oblasti, nazvanej v analógii s elektronikou spintronika. Tá je nevyhnutne úzko prepojená s nanotechnológiami, lebo smer spinu elektrónu možno udržiavať iba na veľmi krátkych vzdialenostiach.

Dnes už sú známe a vcelku preskúmané silnejšie javy z tejto kategórie. Jednak takzvaná tunelová magnetorezistencia (TMR), ktorá využíva ako medzivrstvu namiesto nemagnetického kovu izolant. Jednak takzvaná kolosálna magnetorezistencia, využívajúca isté minerály; je mnohonásobne výraznejšia ako GMR, no jej praktické využitie vyzerá málo pravdepodobné, pretože vyžaduje veľmi silné magnetické polia.

K univerzálnej pamäti

Malé zmeny magnetického poľa sa v čítacích hlavách založených na GMR prevádzajú do veľkých elektrických zmien, takže čítacie hlavy majú väčšiu citlivosť. Práve toto je podstatné pri praktickom využití. Informácie sú na harddiskoch uložené v podobe drobnučkých plôšok s rôzne orientovaným zmagnetizovaním. Jeden smer magnetizácie zodpovedá nule, druhý jednotke, čo sú základné prvky binárneho počítačového kódu. Čítacia hlava skenuje povrch disku a zaznamenáva magnetické zmeny od jedného miesta ku druhému. To sa potom odráža v elektrických zmenách odosielaných hlavou do výstupného zariadenia. Ak má byť harddisk menší a záznam na ňom hustejší, o to menšie a magneticky slabšie budú predmetné plôšky a teda o to citlivejšia musí byť čítacia hlava.

Hlavy skonštruované na základe GMR sa objavili v roku 1997 a čoskoro sa stali štandardom. Najnovšie čítacie technológie stále vychádzajú z GMR. Akoby naplno otvorili bránu do spintroniky. Dnes sa to prejavuje zvlášť sľubne pri vývoji magnetických operačných pamätí, ktoré sa nevymažú ani pri vypnutí dodávky elektriny. MRAM napokon zrejme zjednotí RAM a harddisky do jednej univerzálnej počítačovej pamäte na rovnakom princípe, ktorá prekoná dočasnosť zápisu v RAM a stále pomernú pomalosť harddiskov.

Peter Grünberg sa narodil 18. mája 1939 v Plzni vo vtedy okupovanom Protektoráte Čechy a Morava. Doktorát má z Technickej univerzity v Darmstadte. Pôsobí ako profesor v Ústave pre výskum tuhých látok Jülichského výskumného strediska (Forschungzentrum Jülich) Helmholtzovho združenia, čo je jedna z nemeckých sietí výskumných ústavov. Dlhšie pracoval na Carletonskej univerzite v kanadskej Ottawe. FOTO - REUTERS

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Od septembra opäť po starom
  2. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  3. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  4. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  5. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte
  6. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole
  7. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku
  8. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov
  9. TAURIS výrobky na gril potešia gurmánov aj maškrtníkov
  10. Problémy s počatím? Čo vás čaká na ceste za dvomi čiarkami
  1. Mama taxi: Koľko najazdí rodič mesačne kvôli svojim deťom?
  2. Od septembra opäť po starom
  3. Máte doma retro kúsky spojené s pivom Šariš?
  4. Študenti stredných a vysokých škôl môžu získať na účet 1000€
  5. ENERGOFÓRUM® 2017 spojí elektrinu a plyn pod jednu strechu
  6. 100 %-nú hypotéku môžete dostať aj na mestský apartmán
  7. Business Smartphones Connected to Public Wi-Fi Can Be in Danger
  8. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd
  9. Poslanec Borguľa žiada o uvoľnenie parkoviska pre rezidentov
  10. OMV sa postará o pitný režim, bude rozdávať vodu
  1. Let s prestreleným srdcom: Samovraždy slovenských hercov 6 403
  2. Získajte prístup k zamknutým článkom už o niekoľko sekúnd 3 581
  3. 6 účinkov prírodného slovenského výrobku 1 802
  4. Ako sme jazdili v socializme 1 781
  5. Návod, ako si s kreditkou užijete dovolenku a ešte aj ušetríte 1 530
  6. Od septembra opäť po starom 1 329
  7. 5 tipov ako na zdravé nôžky v škole 1 257
  8. Lety do exotiky už aj z Bratislavy 1 229
  9. Očarujúca Srí Lanka: malý ostrov plný prekvapení 1 213
  10. Problémy s počatím? Čo vás čaká na ceste za dvomi čiarkami 1 198

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Gašpar prikryl Kočnerovho vyšetrovateľa

Policajný prezident tvrdil, že požiadal prokurátora o správu, aby mohol proti vyšetrovateľovi zakročiť. Prokuratúra takú žiadosť nedostala.

KOMENTÁRE

Ficov zásadný prelom. Alebo ani nie

Sme na priesečníku, keď Ficov prospech a prospech krajiny, sa pretínajú.

SVET

V jadre Únie už sme, je na Ficovi, čo ďalej

Slovensko začína v regióne viesť debatu o budúcnosti EÚ.

Neprehliadnite tiež

Nie je za tým len ideológia. Veda vysvetľuje, čo spraví z ľudí teroristov

Islamský štát prehrá, zhodujú sa vedci. Na otázku, či tým hrozba pominie, hovoria jednoznačné nie.

NASA má plán, ako zachrániť planétu pred výbuchom supersopky

Americký úrad navrhol spôsob, ako by sa dalo zachrániť ľudstvo.

Ako zanikla záhadná kultúra na Veľkonočnom ostrove

Polemika zástancov prudkého ekosociálneho rozvratu a pomalšie účinkujúcich vplyvov míňa podstatu. Pôsobilo oboje.