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Albert Fert und Peter Grünberg erhalten den Nobelpreis für Physik

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Veröffentlicht: 15:37, 10. Okt. 2007 (CEST)
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Stockholm (Schweden), 10.10.2007 – Es ist die höchste Auszeichnung, die sich ein Wissenschaftler vorstellen kann: Peter Grünberg hat sie bekommen. Für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands (GMR) ist der 68-jährige Deutsche vom Nobelpreis-Komitee in Stockholm ausgezeichnet worden. Er erhielt den Preis gestern zusammen mit dem Franzosen Albert Fert (69).

Die Bedeutung dieser Entdeckung – Grünberg hatte ebenso wie sein Kollege Fert 1988 herausgefunden, dass sich der elektrische Widerstand in dünnen Schichten unter dem Einfluss eines Magnetfeldes ändert – ist vor allem den Computerfachleuten bewusst. Mit diesem Wissen konnten sie neue Leseköpfe für Computerfestplatten entwickeln, so dass deren Speicherkapazität erhöht werden konnte. Auch Videorekorder und MP3-Player konnten so verbessert werden.

Grünberg arbeitete über 30 Jahre am Forschungszentrum Jülich. 2004 trat er in den Ruhestand. Er promovierte an der TU Darmstadt und ging bis 1972 als Post-Doktorand an die Carleton Universität in Ottawa, Kanada.

Fert studierte von 1957 bis 1962 an der École normale supérieure, Paris. Anschließend, im Jahre 1963, schloss er ein weiterführendes Studium an der Université de Paris ab. 1970 promovierte er an der Université Paris 11, wo er seit 1976 Professor ist.

Aufgrund des Spins der Elektronen ist bei gleicher Orientierung der Magnetfelder (links) der Gesamtwiderstand geringer als bei unterschiedlicher Orientierung (rechts)

Die Entdeckung des GMR-Effekts hat zu einem neuen Forschungsgebiet in der Grundlagenforschung der Physik geführt, der Spintronik. Es wurde herausgefunden, dass der Spin Einfluss auf die Bewegungsfähigkeit von Elektronen haben kann.

Gegeben sind zur Erzeugung des Effektes magnetische Schichtstrukturen, die aus mindestens drei Schichten bestehen. Bei drei Schichten bestehen die äußeren Schichten aus ferromagnetischem Material wie Eisen oder Kobalt, die mittlere Schicht ist sehr dünn – nur Millionstel von Millimetern – und unmagnetisch und besteht beispielsweise aus Chrom oder Kupfer. Je nach Dicke der Zwischenschicht sind die Magnetfelder in Ober- und Unterschicht verschieden orientiert: parallel, antiparallel oder senkrecht zueinander. Bei entgegengesetzter Ausrichtung der Magnetfelder in den äußeren beiden Schichten zeigt sich der GMR-Effekt: Der elektrische Widerstand des Schichtmaterials ist – verglichen mit dem Fall, in dem die Magnetfelder dieselbe Orientierung haben – stark erhöht (Riesenmagnetowiderstandseffekt). Durch Streuprozesse wird im entgegengesetzt ausgerichteten Fall die Bewegung der Elektronen gestört, was zu einer Widerstandserhöhung des Materials führt. Durch schwache äußere Magnetfelder kann die magnetische Orientierung von Ober- und Unterschicht aber leicht in dieselbe Richtung gebracht werden. Dabei wird die Orientierung in einer der beiden Schichten erhalten, die der anderen umgekehrt. Eine kleine äußere Einwirkung kann somit zu einem starken Abfall des Widerstandes führen, was in einem empfindlichen Sensor, wie er beispielsweise beim Lesen von Datenträgern eingesetzt wird, genutzt werden kann.

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