时间：2022-10-30 11:36:36
（特约撰稿 郝平）诺贝尔物理学奖很少授予IT领域的研究成果，而今年因发现“巨磁电阻”从而推动了硬盘产业极大发展的两位物理学家却意外荣膺诺尔贝奖。20年前的发现终于在今天得到肯定。
10月上旬，瑞典皇家科学院宣布，因先后独立发现了“巨磁电阻”效应，法国科学家阿尔伯特•费尔特（Albert Fert）和德国科学家彼得•格伦博格（Peter Grnberg）共同获得2007年诺贝尔物理学奖，两人分享1000万瑞典克朗的奖金。
20年前的发现为何在今年得到如此肯定？发现“巨磁电阻”有何重要的意义？
“巨磁电阻”效应的发现
“现在每个人口袋里几乎都有一个大容量的音乐播放器，但很少有人知道它背后蕴藏着的科学技术。”今年的诺贝尔物理学奖颁奖辞中这样写道，“这项革命性的科学发现就是‘巨磁电阻’效应。”而这项技术便是最近几年实现硬盘小型化的技术关键。
那么，法德两国的科学家发现的“巨磁电阻”效应究竟是怎么回事呢？
硬盘通常也被称作磁盘，这种存储技术的原理是，利用每个存储点上的磁场方向代表二进制的0或1，要读取这些数据，需要电极扫过这个磁场; 在磁场作用下，磁性金属内部电子自旋方向发生改变而导致电阻改变，从而改变电流的强度，被称为“磁阻”效应。
早在19世纪中叶，这种效应就被英国的开尔文勋爵发现。但当时，这种改变的幅度并不大，通常只在1%到2%之间。因此，在很长一段时间内，人们认为，存储数据所需要的磁场要保持一定的强度，存储点不能做得太小。在这种情况下，磁盘容量就受到了很大的限制，硬盘存储技术并没有获得很大的进展。
当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。这就给小硬盘、大容量的制造带来一个最棘手的问题。
直到20世纪80年代，纳米技术不断进步，使得科学家们可以在真空环境中制造只有几个原子厚的金属薄膜。1988年，费尔特和格伦博格分别发现，在铁、铬相间的多层膜电阻中，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍。由于膜厚度不同，格伦博格所观察到的变化较小，达到10%; 而费尔特观察到50%的变化，并把这种效应命名为“巨磁电阻”效应。
借助“巨磁电阻”效应，人们得以制造出更加灵敏的数据读取头，使越来越弱的磁信号依然能够被清晰读出，并且转换成清晰的电流变化。
20世纪90年代，许多科学家又在铁/铜、铁/铝、铁/金等等纳米结构的多层膜中观察到了显著的“巨磁电阻”效应，“巨磁电阻”多层膜开始在高密度读取磁头和磁存储元件上得到广泛应用。1994年，IBM公司研究员斯图尔特•帕金(Stuart Parkin)根据“巨磁电阻”原理，研制出新型的读取磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，很快便引发了硬盘“大容量、小型化”的革命。
应用意义重大
1988年，“巨磁电阻”效应被发现; 1997年，IBM公司制造出真正商用的“巨磁电阻”磁头。现在，我们能在笔记本电脑、音乐播放器中安装越来越小的硬盘而又能存储海量的信息，这都得益于“巨磁电阻”效应的发现。
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”。
瑞典皇家科学院院长称，“巨磁电阻”效应的发现改变了存储工业的发展。他表示，IBM公司把这项发现应用到硬盘设计中，使硬盘的存储量每年翻番。“两位科学家的发现使硬盘存储的信息越来越多，没有他们的发现，我们不可能用iPod听音乐。”
他称，费尔特和格伦博格值得诺贝尔奖的肯定和褒奖。“他们发现了自然界至关重要的科学规律，‘巨磁电阻’效应的发现改变了社会，其推动的各种应用也创造了巨大的经济效益。”
美国物理学院发言人、物理学家Phil Schewe说，此次物理奖授予的“巨磁电阻”效应是重要的物理科学和有重要意义的实际应用的完美结合。
目前，IBM研究员帕金正在致力于将“巨磁电阻”效应技术衍生的TMR(隧道磁阻效应磁金属/半导体多层膜)技术和自旋电子学(Spintronics)应用于MRAM（磁性随机存储器）技术，以取代目前计算机随机存储器(RAM)中所使用的DRAM技术。
由于利用磁场存储数据，MRAM不像用电容储存数据的DRAM（动态随机存储器）那样关闭电源后会导致数据丢失，采用该项技术的计算机将不需要在开机后等待将系统程序从硬盘调入缓存，可以即开即用。
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法德两物理学家再次共获殊荣
20世纪80年代，伴随着信息数字化的迅猛发展，科学界开始寻求不断缩小硬盘体积同时提高硬盘容量的技术。1988年，费尔特和格伦博格各自独立发现，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化，也就是“巨磁电阻”效应。
现年69岁的科学家费尔特出生在法国南部小城卡尔卡索纳，1970年在南巴黎大学获博士学位，并于1976年开始担任南巴黎大学教授，后于2004年当选为法国科学院院士。在此次获奖后，有人问他如何评价自己的发现时，他不无自豪地说，“获奖后这些天，我去杂货店买东西的时候，看见老板在电脑上打字，我就想，他的行为是我的发现所带来的。这种感觉真的很棒。”
比费尔特小一岁的格伦博格出生在德国比尔森，1969年在达姆施塔特技术大学获博士学位，1972年到2004年担任德国尤利希研究中心教授。他对许多聚集到他此前任教的研究中心的记者表示，自己并没有对获得诺贝尔奖感到意外。“我之前获得了很多奖，原来就总有人问我，‘什么时候能获诺贝尔奖啊’。”当时，格伦博格就意识到这一发现可能会产生巨大影响，专门撰写了论文还申请了知识产权专利。这次获得诺贝尔物理奖后，他在接受德国媒体采访时表示，业界对这一发现的反应还是慢了点。
此前，两人曾多次因为各自的发现而多次一起获奖。1994年和1997年，他们先后获得了美国物理协会颁发的新材料James C. McGroddy奖和欧洲物理协会颁发的惠普欧洲物理奖。2006年和2007年，两人又一起获得了沃尔夫物理奖和日本奖。目前，根据这一效应开发的小型大容量电脑硬盘已得到广泛应用。
而值得一提的是，不知道是不是所有科学家都和爱因斯坦一样，喜欢从音乐中汲取灵感，费尔特喜欢爵士乐，而格伦博格则对古典音乐十分痴迷，还喜欢演奏吉他。对于获得的巨额奖金，爱好运动的费尔特表示，将和同事们分享一些，还会买一些运动器材; 而格伦博格则称获得的奖金可以帮助他更好地进行自己的研究工作，还可以让自己的孩子们更好地生活。