"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. 14 tipov na exotickú dovolenku, ktorú si môžete dovoliť (aj vy)
  2. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  3. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  4. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií
  5. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  6. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  7. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa
  8. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi
  9. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis
  10. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní
  1. Výrobky, ktoré chutia a voňajú ako z domácej zabíjačky
  2. 14 tipov na exotickú dovolenku, ktorú si môžete dovoliť (aj vy)
  3. Profesionálne sa predaj nehnuteľností dá robiť jedine exkluzívne
  4. HÝBSA Slovensko odštartovalo turné po Slovensku. Buďte pri tom!
  5. Každý štvrtý 70-tnik na Slovensku má cukrovku, pribúdajú mladší
  6. 5 hviezdičkové apartmány priamo na pobreží - Dubrovník
  7. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií
  8. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  9. Nová veľvyslankyňa Turecka na návšteve EU v Bratislave
  10. Prijatie delegácie rektorov ekonomických univerzít z Indonézie
  1. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa 15 042
  2. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody 10 181
  3. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi 9 375
  4. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky 6 293
  5. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis 6 254
  6. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií 5 927
  7. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom 5 553
  8. Domácnosť, ktorá šetrí sama? Aj u nás je to už realitou 4 684
  9. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished! 4 149
  10. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní 4 063

Hlavné správy zo Sme.sk

ŽENA

Chcete vyzerať atraktívnejšie? Mali by ste sa vyspať

Vedci oficiálne potvrdili, že dostatok spánku súvisí s tým, ako pôsobí náš výzor na ostatných.

DOMOV

Policajný odborár: Útočiť na ženu od chrbta nie je normálny zákrok

Ak by mali policajti kvalitnú výbavu, počet incidentov by klesol, tvrdí policajný odborár MARIÁN MAGDOŠKO.

DOMOV

Kaliňák nepovažuje sotenie ženy za podstatné, nová ombudsmanka to skúma

Policajný prezident Tibor Gašpar chce zlepšiť psychickú prípravu policajtov.

KOMENTÁRE

Dni Islamského štátu sú takmer spočítané, ale teror v Európe nezmizne

Radikálni bojovníci sa vracajú do Európy.

Neprehliadnite tiež

Na čom hrať hry? Na PC či konzolách?

Porovnávať má zmysel hlavne produkty najväčších hráčov na trhu, keďže herným počítačom dokážu plnohodnotne konkurovať iba konzoly od Sony a Microsoftu.

Odstránenie pazúrov u mačiek vedie k bolestiam a agresivite

Mnoho veterinárov sa od zákroku dištancuje a považuje ho za neetický.

Rozlúštili kód, ktorým Volkswagen klamal pri emisiách

Ak by niekto analyzoval kód dostupný na webe, celá aféra mohla prasknúť už pred niekoľkými rokmi.

Kto klope pri dverách? Nový domový alarm rozpozná kamerou autá

Senzory ktoré snímajú pohyb, zvuk či rozpojenie kontaktov už nestačia. Doba pýta viac detailov.