GMR-Effekt
Der Riesenmagnetowiderstand (GMR) ist ein sehr kleiner magnetischer Effekt, der in dünnen Schichten aus Eisen und anderen Materialien auftritt. Er wird zum Lesen und Schreiben von Informationen in Festplattenlaufwerken verwendet.
Der GMR-Effekt kann gemessen werden, wenn ein Magnet verwendet wird, um den Stromfluss zu verändern. Der Nobelpreis für Physik wurde 2007 an Albert Fert und Peter Grünberg für die Entdeckung des GMR verliehen.
Spin-Ventil GMR
Gründungsergebnisse von Fert et al.
Entdeckung
GMR wurde 1988 von Peter Grünbergs Forschungsteam des Forschungszentrums Jülich (Deutschland) in Schichten aus Eisen, Chrom und Ferrit entdeckt. Peter Grünberg besitzt ein Patent für die Technologie. Sie wurde auch von der Forschungsgruppe Albert Ferts der Universität Paris-Sud (Frankreich) in Schichten aus Ferrit und Chrom entdeckt. Die Gruppe Fert sah als erste, was sie für eine große Wirkung hielt, weshalb sie den Namen "Giant" gab. Die Fert-Gruppe war auch die erste, die die korrekte Physik von GMR erklärte. Diese Entdeckung war der Beginn der wissenschaftlichen Spintronik. Grünberg und Fert haben für diese Entdeckung und andere Arbeiten zur Spintronik Preise und Auszeichnungen erhalten, darunter den Nobelpreis für Physik 2007.
Arten von GMR
Mehrschichtiger GMR
Bei der mehrschichtigen GMR sind zwei oder mehr magnetische Schichten durch eine sehr dünne (ca. 1 nm) nichtmagnetische (isolierende) Schicht getrennt. Ferrit, eine Form von Eisen, ist eine magnetische Schicht und Chrom ist eine isolierende Schicht. Ab einer bestimmten Dicke lässt sich die Stärke des Magnetismus zwischen den Schichten leicht messen und einstellen. Die Stärke des elektrischen Stroms zwischen den Schichten kann sich um bis zu 10% ändern.
Der GMR-Effekt wurde zuerst in Stapeln von 10 oder mehr Schichten beobachtet.
Drehventil GMR
Beim Spinventil-GMR sind zwei magnetische Schichten durch eine dünne (~3 nm) nichtmagnetische (isolierende) Schicht getrennt. Es ist möglich, die Stärke des Magnetismus zwischen diesen Schichten zu messen und einzustellen.
Man hofft, dass die Erforschung der Spinelektronen die Spinventile verbessern wird.
Die in den Schleuderventilen verwendeten Materialien sind Kupfer und eine Legierung aus Nickel und Eisen.
Spin Valve GMR ist die nützlichste Sorte für Festplattenlaufwerke und wird sorgfältig getestet, um Industriestandards zu erfüllen.
Granularer GMR
Granular GMR ist ein Effekt, der in kupferhaltigen Kobaltkörnern gefunden wird. Es ist nicht möglich, die Stärke von granuliertem GMR in der gleichen Weise zu kontrollieren wie bei mehrschichtigem GMR.
Verwendung von GMR
GMR wird in modernen Festplatten und magnetischen Sensoren eingesetzt. Eine weitere Nutzung des GMR-Effekts findet sich im magnetoresistiven Direktzugriffsspeicher (MRAM). Mit GMR hat eine neue Wissenschaft der Elektronik namens Spintronik begonnen.
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Fragen und Antworten
F: Was ist der Riesenmagnetowiderstand (GMR)?
A: GMR ist ein kleiner magnetischer Effekt, der in dünnen Schichten aus Eisen und anderen Materialien auftritt und zum Lesen und Schreiben von Informationen in Festplatten genutzt wird.
F: Wie wird der GMR-Effekt gemessen?
A: Der GMR-Effekt kann gemessen werden, wenn ein Magnet verwendet wird, um den Stromfluss zu verändern.
F: Wer erhielt 2007 den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung des GMR-Effekts?
A: Albert Fert und Peter Grünberg erhielten den Nobelpreis für Physik 2007 für die Entdeckung der GMR.
F: Was ist die Bedeutung des GMR-Effekts?
A: Der GMR-Effekt ist wichtig für das Funktionieren von Festplatten und wird zum Lesen und Schreiben von Informationen genutzt.
F: In welchen Materialien kann man den GMR-Effekt finden?
A: Der GMR-Effekt kann in dünnen Schichten aus Eisen und anderen Materialien auftreten.
F: Kann man den GMR-Effekt mit dem bloßen Auge erkennen?
A: Nein, der GMR-Effekt ist sehr klein und mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen.
F: Welche Bedeutung hat die Entdeckung von GMR?
A: Die Entdeckung der GMR war bedeutend genug, um einen Nobelpreis für Physik zu rechtfertigen, da sie wichtige praktische Anwendungen in der Festplattentechnologie hat.
