"Współpracowałem z tegorocznymi noblistami"

Francuz Albert Fert oraz Niemiec Peter Gruenberg niezależnie od siebie odkryli zjawisko gigantycznego magnetooporu (GMR) w 1988 roku. Za to odkrycie otrzymali Nobla w dziedzinie fizyki.

Według prof. Barnasia, odkrywcy efektu gigantycznego magnetooporu spodziewali się nagrody Nobla za swoje badania. Od kilku lat w środowisku fizyków mówiło się o nich, jako o pewnych kandydatach. Miałem przeczucie, że to właśnie oni dostaną Nobla w tym roku - powiedział Barnaś.

Prof. Barnaś wspominał, że ponad rok pracował w laboratorium prof. Alberta Ferta. Wcześniej spędził półtora roku w Juelich, współpracując z zespołem prof. Petera Gruenberga. Właśnie w tym czasie przeprowadzano tam doświadczenia, które zaowocowały odkryciem efektu GMR.

Przyjechałem tam w 1988 roku. Włączyłem się do tego projektu jako teoretyk. Pierwszą pracę wyjaśniającą teoretycznie ten efekt napisałem z prof. Camleyem z Colorado University. Ale to już był późniejszy etap badań - podkreślił Barnaś.

Jak mówił, osoby uczestniczące nagrodzonym teraz odkryciu zdawały sobie sprawę z tego, że zjawisko gigantycznego magnetooporu może zostać wkrótce wykorzystane w praktyce, co przyniosłoby przełom technologiczny.

Ta świadomość była. Co prawda w pierwszym eksperymencie prof. Gruenberga skok oporu, o który tam cały czas chodziło, nie był tak duży. On był o wiele większy w doświadczeniach prof. Ferta we Francji. Ale istniało przekonanie, że ten skok jest na tyle duży i zachodzi w tak słabych polach magnetycznych, że będzie miał znaczenie aplikacyjne. Wcześniejsze głowice, używane w komputerach były również oparte na efekcie magnetooporowym, ale znacznie słabszym i te głowice musiały przez to być dużo większe - zaznaczył naukowiec.

Efekt GMR został praktycznie wykorzystany już w latach 90. Maleńkie głowice złożone z warstw różnych metali zostały udoskonalone i wkrótce zastąpiły jednorodne metalowe głowice stosowane dotychczas do odczytywania dysków magnetycznych.

Ich konstrukcja polega w uproszczeniu na tym, że dwie warstwy metalu magnetycznego są przedzielone warstwą metalu niemagnetycznego. Zewnętrzne warstwy mogą pod wpływem pola magnetycznego zmieniać kierunek tzw. momentu magnetycznego. Ponieważ są rozdzielone, ich moment magnetyczny może być skierowany w przeciwnych kierunkach.

Jeśli momenty magnetyczne zewnętrznych warstw skierowane są w przeciwnych kierunkach - opór jest duży. Jeżeli moment magnetyczny w obu warstwach skierowany jest w tę samą stronę - opór elektryczny całej warstwowej struktury maleje nawet o połowę.

Ważne jest to, że ten spadek oporu następuje w bardzo słabych polach magnetycznych (...) Jeżeli taki maleńki element przesuwa się nad dyskiem, on "czuje" pole magnetyczne od poszczególnych komórek pamięci. Wystarczy analizować skoki oporu, które będą sygnalizowały zmiany pola magnetycznego i dzięki temu wiadomo jaka jest zapisana informacja w komórkach pamięciowych. A ponieważ te wielowarstwowe struktury to obiekty o rozmiarach rzędu nanometrów, pozwoliło to zmniejszyć znacznie rozmiary komórek pamięci na dyskach twardych i w ten sposób zwiększyć gęstość zapisu - wyjaśnił Barnaś.

Dodał, że obecnie praktycznie wszystkie komputery są wyposażone w głowice wykorzystujące efekt GMR.