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巨磁阻效应发现者获得2007年度诺贝尔物理学奖
发表于 2007/10/9 18:39:36
中新网10月9日最新消息 瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会今天宣布，将2007年度诺贝尔物理奖授予法国科学家艾伯特·费特和德国科学家彼得·格鲁伯格，以表彰他们发现巨磁电阻效应的贡献。
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”。
【获奖者简介】
也许有些巧合，这两位科学家各自发现了巨磁阻效应，但他俩都比较喜欢音乐。费特最喜欢的乐手是美国爵士乐钢琴家塞罗尼斯·蒙克，而格鲁伯格是一名吉他爱好者，对古典音乐也十分痴迷。

艾伯特·费特（Albert Fert）
费特1938年3月出生于法国南部小城卡尔卡索纳，1960年代初毕业于法国精英名校巴黎高等师范学院，取得数学和物理学双硕士学位，1970年取得南巴黎大学（巴黎第11大学）物理学博士学位，1976年起担任南巴黎大学教授迄今。

       自1995年以来，费特一直担任法国国家科研中心与法国泰雷兹集团组建的联合物理实验室科学主管，2004年当选法国科学院院士。
得知获得诺贝尔奖之后，费特接受了法新社记者的采访。他说：“这项基础研究是我很久以前做过的研究，但发现巨磁阻效应带来的影响，远超出我的预期。”
1988年，费特在铁磁与非铁磁金属多层膜中发现了巨磁阻效应。为了让这项研究发现实际应用于产业，费特成立一座联合实验室，由法国国家科学研究中心（CNRS）与电信及国防承包巨擘泰勒斯公司共同拥有。

     费特以往曾获多个重要奖项，包括1994年度美国物理学会新材料国际大奖、1997年欧洲物理学会惠普欧洲物理学大奖、2003年法国国家科学研究中心（CNRS）金牌奖，并与格鲁伯格一起获得了日本科学暨科技基金会颁发的2007年“日本大奖”。

彼得·格鲁伯格（Peter Grünberg）
格鲁伯格1939年出生于比尔森，1969年在达姆施塔特技术大学获博士学位，1972年开始担任德国于利希研究中心教授，2004年退休。
发现“巨磁电阻”效应时，格鲁伯格意识到了这一发现可能产生巨大影响，为此申请了专利。
巨磁阻现象是指样品的电阻在很弱的外加磁场下会具有很大的变化。法国的Albert Fert及德国的Peter Grünberg在1980年代分别独立利用铁铬多层膜技术来产生巨磁阻效应，分别产生了50%及10%的磁阻变化。到了1988年，由M. N. Baibich等人在铁铬多层膜系统中使这个系统的的电阻在2T的磁场下变为两倍，取得了重大突破。
巨磁阻现象可以利用下面的模型来帮助了解。假设我们有两层磁性物质中间夹着一层非磁性物质。如果两层磁性物质的磁化方向相同，当通过一束电子自旋方向跟磁性物质相同平行的电流时，基本上电子可以容易的通过。但是如果两层磁性物质的磁化方向相反，自旋与跟第一层磁化方向平行的电子可以顺利通过第一层，却会被第二层相反磁性方向的磁性物质所散射，因此通过的电流便会减少，也就是电阻会上升。因此利用电流的升降，可以定义逻辑讯号的0与1，进而发展各式各样的磁记录系统。

MR读磁头的构造
这个现象用来读取磁性记录装置特别有用，当记录数据所需的扇区随着技术的发达而越来越小而能够在单位面积下容纳更多的数据，相对的读写头也要随之缩小才能增加读取效率。但是缩小的扇区同时也表示磁场的讯号会减弱，这时便显出巨磁阻物质的重要性。因为巨磁阻物质可以将磁性方法记录的讯号，以不同的电流大小输出。尽管磁场很小，但是还是可以产生足够的电流变化。因此可以大幅提高数据储存的密度。

MR磁头读取磁盘信息的原理
巨磁阻现象发现之后，很快的变成为硬盘系统中的标准技术，进而大幅提升硬盘的储存性能。1994年，IBM公司研制成功巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，达5Gbit／In2，目前已经提高到了40Gbit／In2。
2007年，硬盘刚刚迈入了TB时代，这在很大程度上得益于20年前巨磁阻效应的发现。赶在这个年份来颁发这个奖项，可谓适逢其时。
【相关链接】
2007诺贝尔奖物理学奖：硬盘的荣光，《财经》杂志记者 于达维
【背景知识】巨磁阻效应及其应用
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纳米材料的四个基本效应
发表于 2007/5/29 8:46:23
    纳米材料由纳米粒子组成，纳米粒子一般是指尺寸在1—100纳米间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统也非典型的宏观系统。纳米材料具有如下四方面效应，并由此派生出传统固体不具有的许多特殊性质。
1、表面效应　
    　粒子直径减少到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场 环境和结合能与内部原子不同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活 性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。
2、量子尺寸效应
　   指纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。
3、体积效应
　　指纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化。如光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变等。
4、宏观量子隧道效应
　　微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近来年，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观的量子隧道效应MQT（Macroscopic Quantum Tunneling）。这一效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。
         以上四种效应是纳米粒子与纳米固体的基本特性，它使纳米粒子和固体呈现许多奇异的物理性质、化学性质，出现一些"反常现象"，如金属为导体，但纳米金属微粒在低温由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性；化学惰性的金属铂制成纳米微粒（箔黑）后，却成为活性极好的催化剂等。
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日冕风效应与芯片自冷却技术
发表于 2007/5/10 23:04:54
作者：陈忠民
随着芯片频率升高，芯片产生的热量越来越多。在未来的超大规模芯片中，传统的传导方式可能难以将芯片核心中的热量散发出去了。为了解决这个问题，美国普渡大学的一个研究小组开发了一种新的散热技术，在芯片内部用碳纳米管形成若干微通道，来自芯片核心的热量被离子风从微通道中吹到芯片外面。

该技术是由普度大学机械工程教授Suresh Garimella领导的一个项目开发的，他们采用传统的光刻工艺制成了电极和微通道。当离子在电场力的作用下从一个电极穿到另一个电极时，借助离子和中性气体原子的碰撞驱使气体向前移动，从而在微通道中形成所谓的日冕风效应。
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日冕风及其危害
       日冕风，也称作太阳风。当太阳黑子活动达到高潮时，太阳的外层大气（即日冕）因能量增加向外膨胀，从而形成自内而外的等离子体流，向太空喷射大量带电粒子。1958年，美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
     太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个"漏斗"沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。

太阳风可能导致卫星通信中断
       进入大气层的高能粒子会对电子设备和通讯线路构成严重危害，造成计算机系统存储出错和随机性死机。上个世纪70年代，太阳风暴曾导致苏联的“礼炮”号偏离正常轨道；1989年的太阳风使加拿大魁北克省和美国新泽西州的供电系统受到破坏，损失超过10亿美元。 2000年7月14日发生的巴士底事件，日冕风导致短波信号收到严重干扰，许多卫星通信中断，甚至还丢失了一颗科学卫星。
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标签:芯片 散热 微通道 日冕风
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