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作者：张佳星
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分类：传媒聚焦-old
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10月9日，2007年诺贝尔物理奖授予法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔，以表彰他们发现了“巨磁电阻”效应。
这一成果的公布，让我们惊喜地看到，诺贝尔奖离我们原来如此之近，无论是背包中的笔记本电脑，还是口袋中的MP3，有意无意间我们都尽情享用着这一伟大发现带来的成果。
获奖原因———惊人地提高硬盘存储密度
诺贝尔奖颁奖委员评价，没有这一伟大发现，MP3等数码产品就不可能存在。
“巨磁电阻”效应造就了计算机硬盘存储密度提高50倍的奇迹。其研究成果在信息产业中的商业化运用非常成功。
上世纪90年代，IBM公司研制成“巨磁电阻”效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，从而在与光盘的竞争中重新处于领先地位。硬盘的容量从4G提升到了当今的600G或更高，并很快成为标准技术。即使在今天，绝大多数读取技术仍然是“巨磁电阻”的进一步发展。
“巨磁电阻”效应的加入使得数控机床、汽车测速仪、非接触开关、位移角度传感器、旋转编码器等多种磁相关的仪器变得小而灵敏。与光电等传感器相比，它具有功耗小、可靠性高、体积小、能在恶劣条件下工作等优点。
如在医学领域中，人体存在着各种形式的机械运动，对他们的检测有着十分重要的意义。以前用的体积大、功率高和价格贵的超导量子磁强计限制了医学发展。高灵敏度及集成化的“巨磁电阻”磁敏传感器为这些机械运动和病变部位的非接触式探测提供了方便。
成果解读———在人造磁性导体中实现飞跃
其实早在1857年科学家就已经发现了磁电阻效应，而“巨磁电阻”的巨大魅力在于，它将研究对象从大块金属转移到人造薄膜磁性导体中，实现了磁电阻效应质的飞跃。
1987年，阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔尝试将金属制成纳米级的薄膜，将一层铁（或者钴）薄膜铺上一层铜薄膜，如此反复叠加形成Fe/Cu/Fe或Co/Cu/Co多层膜，他们观察到这种金属层膜的磁电阻可达200%这就是“巨磁电阻”效应发现过程。
我们使用的硬盘中有若干磁盘片，信息被存在磁盘片表面的小磁点上，当磁头移动到这些点上时，磁信号转换成“0”和“1”的电信号来表达信息。要储存更多信息，磁点的面积就要小，磁性会相应减弱，这就需要更灵敏的读取器。基于“巨磁电阻”效应原理制成的读取器，可以探测磁场细小的变化，从而大幅度改变电阻，进而产生大的电流变化，磁片就可以储存更多信息，硬盘容量就成千上万倍增长。
前景展望———未来应用十分广阔
在芯片制作方面，目前大规模应用的是半导体材料，它有一个缺点，就是电流一旦消失信息就会随之消失，然而磁性介质则不同，磁信号确定后，其存储的信息不会变化，通俗点说，采用磁性芯片的电脑如果遭遇停电而关机，重新开启后电脑的工作状态还会和断电前一样。
“虽然目前这种磁性芯片的容量只有几十兆，”戴道生教授介绍说，“与几个G的半导体芯片相比还不能同日而语，但是它的发展前景非常广阔。”
国内现状———我国取得诸多成果
我国科学工作者和相关企业在过去十几年里也持续开展了有关新型磁电阻材料和器件及其物理研究，并取得了显著的科研成果。
国际上迄今发现的具有“巨磁电阻”效应的20多种金属纳米多层膜中，有三种是我国学者发现的，部分研究结果还被本次诺贝尔物理学奖得主之一法国科学家阿尔贝·费尔收录在其后续发表的综述论文中。
此外，我国学者在相关磁电子学和自旋电子学等基础物理研究方面也获得了许多有创新性的成果。
专家介绍，随着国家科技不断发展，以及有关部门科研经费投入强度的不断提高，对新型磁电阻材料和器件及其物理的研究和应用，必将对我国高科技信息技术和社会经济发展产生重要的推动作用。
———专家连线———
苏刚（中国科学院研究生院教授）：“巨磁电阻”效应获奖众望所归
“巨磁电阻”效应的发现极大地推动了凝聚态物理学和信息存储领域的快速发展，并逐渐形成了一门新的学科———自旋电子学。在自旋电子学器件中，电子的自旋成为信息储存、处理和输运的基本单元。基于电子自旋制造的高密度、高速度、低能耗、多功能、高度集成的新一代微电子器件，可望作为下一代高性能微处理器，在提高计算机运行速度、信息存储能力以及小型化等方面将发挥至关重要的作用，并极大地造福于人类。
由此可见，“巨磁电阻”效应在出乎人们意料的被发现之后，很快为凝聚态物理学界所证实，并被广泛接受，并且迅速导致了新的技术和商业化的产品，促进了计算机工业的大力发展。同时，它在推动整个学科发展的基础上，催生了新的研究领域，其结果将对物理学和信息技术的发展产生深远影响。“巨磁电阻”效应如此重要，在最近几年多次被提名诺贝尔奖，但由于各种各样的原因都未能成功，与诺奖擦肩而过。今年终于修成正果，可谓名之所至，众望所归。
戴道生（北京大学物理学院教授）：诺贝尔奖更青睐从源头创新
从今年的诺奖成果中，我们再一次认识到，诺贝尔奖更青睐于认识论的发展，也就是如何从源头创新。无论是医学奖，物理学奖，还是化学奖，这些成果在发现之初并没有怎样宏伟的成绩，而他们有一个共同的特点，那就是对后来十几年技术的提升，甚至是本领域的进一步研究都奠定了完备的理论基础。在自然科学领域中，人们通过认识世界而后才进行改造世界的活动。因此，技术的发展并不是第一位的，认识论的发展应该被看做首位。
目前，我国科技界普遍存在一个错误的观点，就是比较注重出成果，走的是别人走过的道路，取得的成绩也没有很强的新颖性。有人预言新的世纪里，中国至少会出现一位诺奖得主，我认为如果要实现这个梦想，我们应该给科研工作者好的环境，鼓励潜心钻研，鼓励研究比较冷门的领域，去认识还没有认识到的问题，允许几年十几年甚至几十年的成果潜伏期，鼓励在认识的起点上创新。
■新闻缘起
瑞典皇家科学院10月9日宣布，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔共同获得2007年诺贝尔物理学奖。他们将分享1000万瑞典克朗（1美元约合7瑞典克朗）的奖金。
瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术”。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。（新华社）
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