Albert Fert – Nobel-palkittu fysikko ja jättimäisen magnetoresistanssin löytäjä

Albert Fert, vuoden 2007 Nobel-palkittu fyysikko, löysi jättimäisen magnetoresistanssin ja mullisti kovalevyteknologian.

Albert Fert (s. 7. maaliskuuta 1938) on ranskalainen fyysikko. Hän löysi jättimäisen magnetoresistanssin, jonka avulla gigatavun kovalevyjen rakentaminen oli paljon helpompaa. Hän on professori Université Paris-Sudissa Orsayssa ja Unité mixte de recherche -nimisen laboratorion tieteellinen johtaja. Laboratorio on osa Centre national de la recherche scientifique (kansallinen tieteellinen tutkimuskeskus) ja Thales-konsernia. Hänelle myönnettiin vuoden 2007 fysiikan Nobel-palkinto yhdessä saksalaisen fyysikon Peter Grünbergin kanssa.

Lyhyt kuvaus löydöstä

Jättimäinen magnetoresistanssi (GMR) havaittiin itsenäisesti 1980-luvun lopulla, ja ilmiön selittäminen muutti elektronisten tallennuslaitteiden kehityksen. GMR tarkoittaa sitä, että sähkövirran kulku magneettisten ja ei-magneettisten kerrosten muodostamassa rakenteessa muuttuu voimakkaasti riippuen magneettikentästä ja kerrosten magnetisaatiotilasta. Tämä muutos resistanssissa on paljon suurempi kuin aiemmin tunnetuissa magnetoresistanssi-ilmiöissä, mistä nimitys "jättimäinen" (engl. giant) tuli.

Miten GMR toimii — yksinkertaistettu selitys

Yksinkertaisimmillaan GMR-rakenne koostuu vuorottelevista ohuista magneettisista ja ei-magneettisista kerroksista. Kun kahden magneettisen kerroksen magneettiset suunnat ovat samansuuntaiset, elektronit, joiden spini sopii magneettiseen suuntaan, kulkevat helpommin — resistanssi on alhaisempi. Kun magnetisaatiot ovat vastakkaissuuntaiset, elektronien liikettä häiritään enemmän ja resistanssi kasvaa. Ilmiö liittyy siihen, että elektronien sirinä (scatterointi) riippuu niiden spin-tilasta, eli elektronien kvanttimekaanisesta ominaisuudesta.

Sovellukset ja merkitys

• Tallennustekniikka: GMR-tekniikka mahdollisti kiinteiden levyjen luku-/kirjoituspäiden huomattavan herkistämisen, minkä seurauksena kovalevyjen kapasiteetit kasvoivat nopeasti ja gigatavuluokan levyt tulivat kaupallisiksi.
• Anturit ja elektroniikka: GMR-rakenteita käytetään magneettiantureina esimerkiksi autoissa ja teollisuuden sovelluksissa.
• Spintroniikka: Fertin työ käynnisti laajemman tutkimusalueen, jossa hyödynnetään elektronin spiniä informaation käsittelyssä ja tallennuksessa. Tästä on syntynyt mm. MRAM-muisti (magnetoresistive random-access memory) ja muita spintroniikan sovelluksia.

Tutkimusyhteistyö ja tunnustus

GMR-ilmiön löytäminen tapahtui samanaikaisesti ja itsenäisesti myös saksalaisen tutkijan Peter Grünbergin ryhmän työssä. Koska molemmat löysivät ja kuvasivat ilmiön riippumatta toisistaan, heille myönnettiin yhdessä vuoden 2007 Nobel-palkinto fysiikassa. Palkinto korosti sekä perustutkimuksen että sovellusten välistä yhteyttä: perusilmiön ymmärtäminen johti nopeisiin teknisiin läpimurtoihin.

Perintö ja nykytyö

Albert Fertia pidetään yhtenä spintroniikan perustajista. Hänen työnsä vaikutukset näkyvät nykypäivän tiedon tallennuksessa ja monissa magneettisissa anturikomponenteissa. Vaikka teknologia on sittemmin kehittynyt edelleen, GMR:n löytäminen oli käännekohta, joka siirsi magnetoresistanssit perinteisestä fysiikan ilmiöstä laajamittaisen teollisen sovelluksen keskiöön.

Yhteenveto: Albert Fertin löydös oli sekä teoreettisesti merkittävä että käytännössä vallankumouksellinen. Se yhdisti kvanttimekaniikan ilmiöt moderneihin elektronisiin sovelluksiin ja loi pohjan uusille teknologioille, jotka hyödyntävät elektronin spiniä informaation käsittelyssä ja tallennuksessa.

Hae kirjaimella