Un premio en miniatura

El científico francés Albert Fert y el alemán Peter Grünberg obtuvieron el Nobel de Física por el hallazgo de la magnetorresistencia gigante, que permitió la fabricación de discos rígidos para computadoras, más chicos y con mayor capacidad de memoria.

El fenómeno que ellos descubrieron fue una revolución tal que nada quedó igual. Curiosamente cada uno lo hizo por su lado, pero arribaron a resultados similares, y aunque el efecto hallado se llame “magnetorresistencia gigante (GMR)”, paradójicamente condujo a una increíble miniaturización y permite contar hoy con productos tecnológicos de dimensiones pequeñas pero con gran capacidad para guardar datos.

La Real Academia Sueca de Ciencias consideró que los logros de Albert Fert, -investigador del CNRS/Thales-, y de Peter Grünberg -del Centro alemán de Investigaciones de Jülich-, merecían el Nobel de Física.

“En realidad pocos descubrimientos en física tuvieron aplicaciones que impactaran al mundo tecnológico y a la vida cotidiana tan rápidamente como el del efecto GMR”, precisa la doctora en física, Ana María Llois, profesora regular asociada de esta facultad. “Ciertamente -agrega-, se esperaba que tarde o temprano se otorgara el Premio Nobel a Fert y a Grünberg. Recientemente, ambos habían recibido varias distinciones internacionales importantes y era un secreto a voces que el Nobel estaba cerca”.

Por su parte, Pablo Tamborenea, profesor adjunto del departamento de Física de esta casa de estudios, señala: “La importancia del descubrimiento de Fert y Grünberg es que abrió la puerta a aplicaciones en el almacenamiento de datos digitales. La física que ellos descubrieron entra en la cabeza lectora del disco duro. Hasta ese momento no había nada equivalente”.

Sobre la importancia de las investigaciones de los flamantes Nobel, Marcelo Rozenberg, profesor del departamento de Física, destaca que “permitió el desarrollo fantástico en la miniaturización, y por ende, en el aumento de capacidad de los discos duros”.

Remontándose en la historia, Llois relata: “El primer cabezal de lectura comercial que utiliza GMR fue lanzado al mercado por IBM en 1997, o sea, a menos de una década de descubierto el efecto. Esto permitió incrementar enormemente la cantidad y densidad de información que se puede almacenar en discos rígidos cada vez más pequeños. Hoy en día la gran capacidad de almacenamiento y el tamaño reducido de todos los productos electrónicos que almacenan y leen datos, desde las computadores personales hasta los I-pods y MP3 son consecuencia de la miniaturización que se logró después del descubrimiento del efecto GMR”.

Efecto GMR

Fert y Grünberg dieron cada uno por su lado un paso revolucionario.“La magnetorresistencia en sí (que es la dependencia de la resistencia a un campo magnético) ya se conocía desde el siglo XIX -precisa Tamborenea-. Lo que ellos encontraron es un tipo de sistemas en los que aplicando un campo magnético se produce un cambio muy grande de la resistencia eléctrica”.

En este sentido, Llois indica: “El efecto GMR se manifiesta a través de una variación importante de la resistividad de materiales especialmente diseñados, frente a variaciones pequeñas del campo magnético aplicado”. A renglón seguido destaca: “En realidad, todos los conductores presentan magnetorresistencia, o sea una modificación de la resistencia en presencia de un campo magnético externo. Pero el efecto magnetorresistivo convencional, presente en los metales y conocido desde hace mucho tiempo (más de 150 años), es porcentualmente pequeño (unos pocos por cientos). La magnetorresistencia gigante (GMR) de la que estamos hablando es de otra naturaleza. Se origina en la interacción magnética que existe entre regiones de material ferromagnético separadas por material no magnético en muestras de dimensiones nanométricas y en el hecho de que la forma como dispersan los electrones que atraviesan dichas muestras, dando lugar a la resistencia eléctrica, depende de la orientación del espín de estos últimos”.

Con respecto al trabajo en particular de los galardonados, Rozenberg, indica: “Para aprovechar la magnetorresistencia, Fert y Grünberg independientemente tuvieron la idea de fabricar estructuras de láminas muy delgadas de material magnetorresistente, lo cual potenció el resultado y dio lugar al efecto “gigante”. La estructura más simple es la de un sándwich con dos láminas magnetorresistentes separadas por un material normal (no magnetorresistente). La corriente fluye perpendicular a los planos del sándwich. Si las dos láminas están magnetizadas en la misma dirección, la corriente fluye fácilmente, es decir la resistencia es chica. Pero si las láminas se magnetizan en direcciones opuestas, la resistencia aumenta significativamente”.

Por último, Llois destaca que “esta gran sensibilidad a pequeñas variaciones de campo magnético es la que permite leer información almacenada en discos rígidos de alta densidad en forma eficiente y confiable”.

Fuente: El Cable Nro. 668