Preisgekrönt: Festplattenlesen mit Nanotechnologie

Dass wir heute auf kleinsten Festplatten Speicherkapazitäten im Gigabyte-Bereich nutzen können, verdanken wir der Nanotechnologie und zwei Männern: Dem deutsche Wissenschaftler Prof. Dr. Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich und dem Franzosen Prof. Dr. Albert Fert (CNRS/THALES, Paris). Sie entdeckten den Riesenmagnetowiderstand (GMR, engl.: giant magnetoresist). 2007 wurden sie dafür mit dem Nobelpreis geehrt.

Lesekopf einer Festplatte
Nanotechnologie im Festplatten-Lesekopf macht den GMR-Effekt möglich. (Foto: Chris Shepherd)

Beide Wissenschaftler hatten diesen völlig neuen physikalischen Effekt 1988 unabhängig voneinander entdeckt. Die Arbeiten der beiden Nobelpreisträger begründeten den Forschungsbereich Spintronik, der das magnetische Moment (den quantenmechanischen Spin) der Elektronen für die Informations- und Kommunikationstechnologie nutzbar macht.

Bereits 1997 eröffnete die Vorstellung des ersten Festplattenlesekopfs auf Basis des GMR-Effekts einen Milliardenmarkt für erheblich kleinere Festplatten mit Speicherkapazitäten im Gigabyte-Bereich. Heute kommt kein Laptop mehr ohne ihn aus.

Nanotechnologie revolutioniert den Informationsmarkt

Auf der Festplatte ist Information in mikroskopisch kleinen Bereichen mit verschiedenen Magnetisierungsrichtungen gespeichert. Je größer die Informationsdichte auf der Festplatte ist, umso kleiner und schwächer werden die magnetischen Felder. Die Information wird abgerufen, indem ein Lesekopf die Festplatte abtastet, magnetische Veränderungen registriert und einen Strom als Ausgangssignal weiterleitet.

Die Empfindlichkeit für kleinste Magnetfelder wird beim GMR Effekt durch sich abwechselnde Nanoschichten aus magnetischen und nichtmagnetischen Metallen im Lesekopf erzeugt. Äußerst schwache magnetische Veränderungen erzeugen in einem Schreib-Lesekopf sehr große Veränderungen des elektrischen Widerstandes und damit starke elektrische Signale für die Informationsweiterleitung.

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