Laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2007 r.

Witold Szmaja, Leszek Wojtczak Nagroda Nobla z fizyki w 2007 r. zjawisko gigantycznego magnetooporu i jego praktyczne wykorzystanie Łódź 2008

Laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2007 r. Peter Grünberg (Centrum Badawcze w Jülich, Niemcy) Albert Fert (Uniwersytet Paris-Sud w Orsay, Francja)

Zjawisko gigantycznego magnetooporu (ang. giant magnetoresistance GM) Warstwa ferromagn. 1 Warstwa niemagn. Warstwa ferromagn. 2 + + Grupa Ferta Grupa Grünberga 50% w temp. 4,2 K 10% w temp. 5 K 25% w temp. pok. 3% w temp. pok. dla [(Fe 3 nm)/(cr 0,9 nm)] 40 dla (Fe 8 nm)/(cr 1 nm)/fe/cr/fe

Odkrycie zjawiska gigantycznego magnetooporu przez Ferta i Grünberga w 1988 r. zapoczątkowało nową erę w fizyce. Era spintroniki (albo magnetoelektroniki)

Nanotechnologia bardzo cienkich warstw i wielowarstw o bardzo wysokiej jakości metoda epitaksji z wiązki molekularnej, metoda rozpylania jonowego Fe Cr Fe 1 nm Fe Cr Fe Cr Fe Cr Fe Cr Fe

Zależność gigantycznego magnetooporu od grubości warstwy rozdzielającej H = 0 T = 4.2 K Pole magnetyczne (kg) M. N. Baibich et al., Phys. ev. Lett. 61 (1988) 2472.

Teoretyczne wyjaśnienie zjawiska gigantycznego magnetooporu m1 m 1 2 m2 2 1 1 2 2 The oyal Swedish Academy of Sciences.

Teoretyczne wyjaśnienie zjawiska gigantycznego magnetooporu m1 m 1 2 m2 1 2 212 1 2 1 1 2 2 2 The oyal Swedish Academy of Sciences.

Józef Barnaś (Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

Wcześniejsze publikacje relacjonujące występowanie efektu podwyższonego magnetooporu M. Julliere, Tunneling between ferromagnetic films, Phys. Lett. A 54 (1975) 225. S. Maekawa, U. Gäfvert, Electron tunneling between ferromagnetic films, IEEE Trans. Magn. 18 (1982) 707. I. Schuller, C. M. Falco, J. Williard, J. Ketterson, B. Thaler,. Lacos,. Dee, Transport properties of the compositionally modulated alloy Cu/Ni AIP Conf. Proc. 53 (1979) 417. J. P. enard, P. Beauvillain, Interface effects in ultrathin ferromagnetic films, Physica Scripta T19 (1987) 405. E. Vélu, C. Dupas, D. enard, J. P. enard, J. Seiden, Enhanced magnetoresistance of ultrathin (Au/Co) n multilayers with perpendicular anisotropy, Phys. ev. B 37 (1988) 668. H. Sato, P. A. Schroeder, J. Slaughter, W. P. Pratt Jr., W. Abdul-azzaq, Galvanomagnetic properties of Ag/M (M = Fe, Ni, Co) layered metallic films, Superlattices and Microstructures 4 (1988) 45.

Przewodnictwo G(V) złącza Fe Ge Co jest badane, gdy średnie namagnesowania dwóch warstw ferromagnetycznych są równoległe albo antyrównoległe. Pomiar przewodnictwa w tych dwóch przypadkach jest związany ze spinowymi polaryzacjami elektronów przewodnictwa. ys. 2. Względne przewodnictwo ΔG/G V=0 złącz Fe Ge Co w temperaturze 4,2 K. ΔG oznacza różnicę pomiędzy przewodnictwami odpowiadającymi równoległym i antyrównoległym namagnesowaniom dwóch warstw ferromagnetycznych.

Spinowo zależne tunelowanie elektronów przez złącza Ni NiO Ni, Co i Fe jest dyskutowane. Histereza oporu tunelowania w polu magnetycznym jest związana z procesem magnesowania i demonstruje nową, wzajemną zależność elektronowych i magnetycznych właściwości metali ferromagnetycznych. ys. 1. Zależność względnego oporu Δ/ V=0 od zewnętrznego pola magnetycznego H dla złącza Ni NiO Co w temperaturze 4,2 K. Opisaliśmy nowe zjawisko tunelowania: opór tunelowania zależy od procesu magnesowania w metalach ferromagnetycznych.

Główne czynniki, które zdecydowały o przyznaniu Nagrody Nobla Fertowi i Grünbergowi Opublikowanie wyników dotyczących zjawiska gigantycznego magnetooporu w bardzo renomowanych czasopismach (Physical eview Letters, Physical eview B). Wykonanie pomiarów gigantycznego magnetooporu nie tylko w bardzo niskich temperaturach, ale również w temperaturze pokojowej. Zasygnalizowanie możliwości praktycznych zastosowań zjawiska gigantycznego magnetooporu. Zainteresowanie się wynikami grupy Ferta i grupy Grünberga przez IBM (grupa Parkina) i opracowanie w 1997 r. technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu. W tym wszystkim potrzeba było również trochę szczęścia!

Główne czynniki, które zdecydowały o przyznaniu Nagrody Nobla Fertowi i Grünbergowi Opublikowanie wyników dotyczących zjawiska gigantycznego magnetooporu w bardzo renomowanych czasopismach (Physical eview Letters, Physical eview B). Wykonanie pomiarów gigantycznego magnetooporu nie tylko w bardzo niskich temperaturach, ale również w temperaturze pokojowej. Zasygnalizowanie możliwości praktycznych zastosowań zjawiska gigantycznego magnetooporu. Zainteresowanie się wynikami grupy Ferta i grupy Grünberga przez IBM (grupa Parkina) i opracowanie w 1997 r. technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu. W tym wszystkim potrzeba było również trochę szczęścia!

Główne czynniki, które zdecydowały o przyznaniu Nagrody Nobla Fertowi i Grünbergowi Opublikowanie wyników dotyczących zjawiska gigantycznego magnetooporu w bardzo renomowanych czasopismach (Physical eview Letters, Physical eview B). Wykonanie pomiarów gigantycznego magnetooporu nie tylko w bardzo niskich temperaturach, ale również w temperaturze pokojowej. Zasygnalizowanie możliwości praktycznych zastosowań zjawiska gigantycznego magnetooporu. Zainteresowanie się wynikami grupy Ferta i grupy Grünberga przez IBM (grupa Parkina) i opracowanie w 1997 r. technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu. W tym wszystkim potrzeba było również trochę szczęścia!

Główne czynniki, które zdecydowały o przyznaniu Nagrody Nobla Fertowi i Grünbergowi Opublikowanie wyników dotyczących zjawiska gigantycznego magnetooporu w bardzo renomowanych czasopismach (Physical eview Letters, Physical eview B). Wykonanie pomiarów gigantycznego magnetooporu nie tylko w bardzo niskich temperaturach, ale również w temperaturze pokojowej. Zasygnalizowanie możliwości praktycznych zastosowań zjawiska gigantycznego magnetooporu. Zainteresowanie się wynikami grupy Ferta i grupy Grünberga przez IBM (grupa Parkina) i opracowanie w 1997 r. technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu. W tym wszystkim potrzeba było również trochę szczęścia!

Główne czynniki, które zdecydowały o przyznaniu Nagrody Nobla Fertowi i Grünbergowi Opublikowanie wyników dotyczących zjawiska gigantycznego magnetooporu w bardzo renomowanych czasopismach (Physical eview Letters, Physical eview B). Wykonanie pomiarów gigantycznego magnetooporu nie tylko w bardzo niskich temperaturach, ale również w temperaturze pokojowej. Zasygnalizowanie możliwości praktycznych zastosowań zjawiska gigantycznego magnetooporu. Zainteresowanie się wynikami grupy Ferta i grupy Grünberga przez IBM (grupa Parkina) i opracowanie w 1997 r. technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu. W tym wszystkim potrzeba było również trochę szczęścia!

IBM (grupa Stuarta Parkina) opracowanie technologii wytwarzania głowic odczytujących wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu (1997 r.) Gęstość zapisu, Gb/cm 2 100 10 1 0.1 0.01 0.001 M GM ok 1980 1990 2000 2010 IBM Almaden esearch Center, USA; The oyal Swedish Academy of Sciences.

Magnetyczne środki zapisu danych o wysokiej gęstości

Twarde dyski Głowica zapisująca Materiał o wysokim namagnesowaniu NiFe (7 nm) Cu (5 nm) NiFe (4 nm) MnFe (10 nm) Głowica odczytująca Sprzężenie wymienne J. Stöhr, IBM Almaden esearch Center, USA.

Zawory spinowe i magnetyczne złącza tunelowe NiFe (7 nm) Cu (5 nm) NiFe (4 nm) MnFe (10 nm) Warstwa ferromagn. 1 Warstwa niemagn. + Warstwa ferromagn. 2 + J. Stöhr, IBM J. es. Develop. 44 (2000) 535.

Metody magnetycznego zapisu danych z namagnesowaniem równoległym z namagnesowaniem prostopadłym Głowica odczyt. Cewka zapis. Głowica odczyt. Cewka zapis. Pole magnetyczne Warstwa magnet. twarda Warstwa magnet. twarda Podkładka magnet. miękka Gęstość zapisu 8 Gb/cm 2 Szerokość bitu 100 nm CoPtCrB CoPt Cr, B d = 8 nm K u V/k B T > 60 dla stabilności bitu przez 10 lat CoPtCr d = 6 nm Gęstość zapisu 35 Gb/cm 2 Szerokość bitu 25 nm G. Srajer et al., J. Magn. Magn. Mater. 307 (2006) 1.

Pamięci magnetyczne o swobodnym dostępie

Pamięci magnetyczne o swobodnym dostępie Linia zapisu Komórka pamięci magnetycznej H Prąd Linia odczytu J. Stöhr, IBM Almaden esearch Center, USA.

Pamięci magnetyczne o swobodnym dostępie 0 1 1 0 t = 0 2 ns S. Tehrani et al., Proc. IEEE 91 (2003) 703.

Nanocząstki magnetyczne i ich układy

Układy nanocząstek magnetycznych Nanocząstki kobaltu wytworzone przy użyciu litografii 200 nm 100 nm Samoorganizujące się nanocząstki kobaltu 50 nm 100 nm J. Y. Cheng et al., Phys. ev. B 70 (2004) 064417; Y. Bao et al., J. Magn. Magn. Mater. 266 (2003) L245; D. Farrell et al., J. Phys.: Conf. Ser. 17 (2005) 185; F. Q. Zhu et al., Adv. Mater. 16 (2004) 2155.

Nanocząstki magnetyczne otrzymane poprzez wykorzystanie wirusów Schemat procesu Obróbka alkaliczna S. D. Bader, ev. Mod. Phys. 78 (2006) 1; C. Liu et al., J. Magn. Magn. Mater. 302 (2006) 47.

Nanocząstki magnetyczne otrzymane poprzez wykorzystanie wirusów Eksperyment (obrazy z elektronowego mikroskopu transmisyjnego) S. D. Bader, ev. Mod. Phys. 78 (2006) 1; C. Liu et al., J. Magn. Magn. Mater. 302 (2006) 47.

Magnetyczne środki zapisu danych o bardzo wysokiej gęstości koncepcja hybrydowa ( od góry do dołu / od dołu do góry ) S. D. Bader, ev. Mod. Phys. 78 (2006) 1; S. B. Darling et al., Adv. Mater. 17 (2005) 2446.

Laureaci Nagrody Nobla z fizyki Albert Fert (Uniwersytet Paris-Sud w Orsay, Francja) Peter Grünberg (Centrum Badawcze w Jülich, Niemcy)

12th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces, Le Creusot (France), 1988

Dziękujemy za uwagę