海量資訊的物理基礎 透視2007諾貝爾物理學獎

2021-04-13 13:42:57 字數 1281 閱讀 8974

海量資訊的物理基礎

——透視2007諾貝爾物理學獎

用***聆聽**,拿數位相機記錄生活,上網搜尋資料……這些都得益於磁碟技術的出現。一部風靡歐美的電影《fightclub(搏擊俱樂部)》描寫了一 個精神**症患者,沒有權力,也拒絕暴力傷人,卻想實現「人人財富平等」。聽起來不可思議,實現起來易如反掌,至少理論上如此——讓世界上所有財富歸零, 只要摧毀銀行總部裡那塊儲存著每個人財產資訊的硬碟就可以了。

顯然,面對海量資訊的嚴峻挑戰,磁碟就成了整個資訊時代的「大本營」——那個聰明的精神**症患者注意到了這一點——硬碟可以輕而易舉地存下整個世界。但是就在二十多年前,磁介質儲存險些讓光介質儲存趕出歷史舞台。

而今,不但硬碟的冤家——光碟,已然黯然退居二線,而且因導致硬碟技術的出現而改寫資訊科技進化史的兩位「英雄」也獲得了今年的諾貝爾物理學獎。他們的實驗發現——巨磁阻效應,幫助人類讀取整個資訊世界。

150年前,英國的開爾文勳爵發現,在磁場作用下,一些金屬物體內會發生電阻改變的現象。在此後的一百三十多年裡,這種「磁電阻」效應的發現並沒有對技術進步有什麼實質性的推動。顯然,電阻變化的幅度太微弱,只有1%到2%。

2023年代中期,在只有一些模稜兩可的猜測下,法國巴黎大學的艾爾伯·費爾(albertfert)和德國尤利希研究中心的彼得·格魯伯格 (petergrünberg)正在嘗試去「放大」磁阻效應。經過幾年潛心研究,2023年,費爾的科學團隊發現,在fe/cr多層膜中,微弱的磁場變化 就可以引起電阻的急劇變化,幅度是開爾文的數十倍。費爾將其命名為「巨磁電阻效應(giantmagnetoresistance,簡稱gmr)」。稍後 不久,格魯伯格在尤利希研究中心也發現了同樣的效應。

雖然沒有直接理論預言,但是巨磁阻的發現已經是瓜熟蒂落了。這是借了奈米技術的東風。當時,科學家已經可以在真空環境中製造只有幾個原子厚的金屬薄膜,而這在以前是無法想象的。瑞典皇家學會在諾貝爾獎官方**的介紹中也指出,巨磁電阻算是奈米技術的第一場勝仗。

在巨磁阻效應發現前後,磁碟儲存技術正舉步維艱。由於資料儲存點需要有足夠的磁場,那麼就不能做得太小,否則磁場太弱無法檢測出來。這種磁儲存患了「閱讀障礙症候群」,整個業界看好光儲存技術。

雖然格魯伯格稍晚一些發現了巨磁阻效應,但他具有技術眼光和經濟頭腦,發現之後就申請了專利。在這以後的幾年內,格魯伯格多次向**提到巨磁阻沒有得到足 夠的重視。通過抱怨的方式來提醒業界盡快完成從實驗室到市場的技術產業化。而今,老格魯伯格能拿到的專利報酬相當於每年給他一次諾貝爾獎金。

2023年,艾爾伯·費爾首先發現了巨磁阻效應

雖然格魯伯格稍晚發現了巨磁阻效應,但他發現之後就申請了專利

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