阿爾貝·費爾（諾貝爾獎得主）
諾貝爾物理獎
2007年，科學界的最高盛典— 瑞典皇家科學院頒發(fā)的諾貝爾獎揭曉了。本年度，法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家 彼得·格林貝格爾因分別獨立發(fā)現(xiàn) 巨磁阻效應而共同獲得2007年 諾貝爾物理學獎。
個人簡歷
費爾在獲得諾貝爾獎之前已經(jīng)取得多種獎項，包括1994年獲 美國物理學會頒發(fā)的新材料國際獎，1997年獲歐洲物理協(xié)會頒發(fā)的歐洲物理學大獎，以及2003年獲 法國國家科學研究中心金獎。
巨磁阻效應理論
早在1988年，費爾和格林貝格爾就各自獨立發(fā)現(xiàn)了這一特殊現(xiàn)象：非常弱小的磁性變化就能導致磁性材料發(fā)生非常顯著的電阻變化。那時，法國的費爾在鐵、鉻相間的多層膜電阻中發(fā)現(xiàn)，微弱的磁場變化可以導致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍，他把這種效應命名為巨磁阻效應（Giant Magneto-Resistive，GMR）。有趣的是，就在此前3個月，德國優(yōu)利希研究中心格林貝格爾教授領(lǐng)導的研究小組在具有層間反平行磁化的鐵/鉻/鐵三層膜結(jié)構(gòu)中也發(fā)現(xiàn)了完全同樣的現(xiàn)象。 所謂巨磁阻效應，是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。巨磁阻是一種量子力學效應，它產(chǎn)生于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成。當鐵磁層的磁矩相互平行時，載流子與自旋有關(guān)的散射最小，材料有最小的電阻。當鐵磁層的磁矩為反平行時，與自旋有關(guān)的散射最強，材料的電阻最大。上下兩層為鐵磁材料，中間夾層是非鐵磁材料。鐵磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁場控制的，因而較小的磁場也可以得到較大電阻變化的材料。 眾所周知，計算機硬盤是通過磁介質(zhì)來存儲信息的。一塊密封的計算機硬盤內(nèi)部包含若干個磁盤片，磁盤片的每一面都被以轉(zhuǎn)軸為軸心、以一定的磁密度為間隔劃分成多個磁道，每個磁道又被劃分為若干個扇區(qū)?！ 〈疟P片上的磁涂層是由數(shù)量眾多的、體積極為細小的磁顆粒組成，若干個磁顆粒組成一個記錄單元來記錄1比特（bit）信息，即0或1。磁盤片的每個磁盤面都相應有一個磁頭。當磁頭“掃描”過磁盤面的各個區(qū)域時，各個區(qū)域中記錄的不同磁信號就被轉(zhuǎn)換成電信號，電信號的變化進而被表達為“0”和“1”，成為所有信息的原始譯碼?！ ∽钤绲拇蓬^是采用錳鐵磁體制成的，該類磁頭是通過電磁感應的方式讀寫數(shù)據(jù)。然而，隨著信息技術(shù)發(fā)展對存儲容量的要求不斷提高，這類磁頭難以滿足實際需求。因為使用這種磁頭，磁致電阻的變化僅為1%～2%之間，讀取數(shù)據(jù)要求一定的強度的磁場，且磁道密度不能太大，因此使用傳統(tǒng)磁頭的硬盤最大容量只能達到每平方英寸20兆位。硬盤體積不斷變小，容量卻不斷變大時，勢必要求磁盤上每一個被劃分出來的獨立區(qū)域越來越小，這些區(qū)域所記錄的磁信號也就越來越弱?！ ?997年，全球首個基于巨磁阻效應的讀出磁頭問世。正是借助了巨磁阻效應，人們才能夠制造出如此靈敏的磁頭，能夠清晰讀出較弱的磁信號，并且轉(zhuǎn)換成清晰的電流變化。新式磁頭的出現(xiàn)引發(fā)了硬盤的“大容量、小型化”革命。如今，筆記本電腦、音樂播放器等各類數(shù)碼電子產(chǎn)品中所裝備的硬盤，基本上都應用了巨磁阻效應，這一技術(shù)已然成為新的標準。
巨磁阻效應應用
阿爾貝·費爾和彼得·格林貝格爾所發(fā)現(xiàn)的巨磁阻效應造就了計算機硬盤存儲密度提高50倍的奇跡。單以讀出磁頭為例，1994年，IBM公司研制成功了巨磁阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度提高了17倍。1995年，宣布制成每平方英寸3Gb硬盤面密度所用的讀出頭，創(chuàng)下了世界記錄。硬盤的容量從4GB提升到了600GB或更高。 目前，采用SPIN-VALVE材料研制的新一代硬盤讀出磁頭，已經(jīng)把存儲密度提高到560億位/平方英寸，該類型磁頭已占領(lǐng)磁頭市場的90%～95%。隨著低電阻高信號的TMR的獲得，存儲密度達到了1000億位/平方英寸?！ ?007年9月13日，全球最大的硬盤廠商希捷科技（Seagate Technology）在北京宣布，其旗下被全球最多數(shù)字視頻錄像機（DVR）及家庭媒體中心采用的第四代DB35系列硬盤，現(xiàn)已達到1TB（1000GB）容量，足以收錄多達200小時的高清電視內(nèi)容。正是依靠巨磁阻材料，才使得存儲密度在最近幾年內(nèi)每年的增長速度達到3～4倍。由于磁頭是由多層不同材料薄膜構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，因而只要在巨磁阻效應依然起作用的尺度范圍內(nèi)，未來將能夠進一步縮小硬盤體積，提高硬盤容量?！ 〕x出磁頭外，巨磁阻效應同樣可應用于測量位移、角度等傳感器中，可廣泛地應用于數(shù)控機床、汽車導航、非接觸開關(guān)和旋轉(zhuǎn)編碼器中，與光電等傳感器相比，具有功耗小、可靠性高、體積小、能工作于惡劣的工作條件等優(yōu)點。目前，我國國內(nèi)也已具備了巨磁阻基礎(chǔ)研究和器件研制的良好基礎(chǔ)。中國科學院物理研究所及北京大學等高校在巨磁阻多層膜、巨磁阻顆粒膜及巨磁阻氧化物方面都有深入的研究。中國科學院計算技術(shù)研究所在磁膜隨機存儲器、薄膜磁頭、MIG磁頭的研制方面成果顯著。北京科技大學在原子和納米尺度上對低維材料的微結(jié)構(gòu)表征的研究及對大磁矩膜的研究均有較高水平。
二度攜手獲獎
在與委員會進行的電話會議中，費爾表示自己非常高興能獲獎，并第一時間向自己的家人和學校表示了感謝，“這對我自身、我的家庭和學校都是一種榮譽，我要極大地感謝他們。”同時，他還表示克魯伯格是他一直很欽佩的一個人，他們之間有著長久的友誼，并對他的獲獎表示了祝賀?！ ≡讷@悉得獎后，另一位物理學家克魯伯格的激動難以言表：“獲獎真棒，雖然我感覺這應該是水到渠成的，但對我真的是個驚喜。此前我對自己充滿信心，因為我知道我已經(jīng)進入了候選人名單?！薄 ≡诒粏柕酱饲笆欠耦A料到自己會獲獎，他回答說：“可以說有，也可以說沒有。” 而這也不是他們首次獲獎。今年1月，他們兩人已經(jīng)因為這個發(fā)現(xiàn)在日本獲過獎，這是他們第二次同時獲獎。
業(yè)界認為：實至名歸
對于他們兩人的獲獎，許多業(yè)內(nèi)專家都發(fā)表了一致的看法：實至名歸?！ ∶绹锢硌芯克l(fā)言人、物理學家菲力·舍維對他們充滿了溢美之辭，并表示這個獎項是偉大的物理學和無數(shù)次實際運用的完美結(jié)合?！ 半y以置信，在一個硬幣大小的盒子中滿載乾坤，內(nèi)部存放著幾十億字節(jié)的信息。這個大大改變了人們的日常生活?，F(xiàn)在很多人同時擁有多個硬盤，有的甚至更多，也許5、6個。”舍維說?！ ∶绹段锢硎澜纭冯s志主編馬丁·多萊尼形容他們獲獎是天經(jīng)地義?！霸S多人猜測他們將是獲獎人選，而他們也真正做到了眾望所歸?！彼f，“很高興看到，這次的獎項頒給了在實際操作層面上有所貢獻的人。這表示人們對知識運用的重視，而不是僅僅停留在了解現(xiàn)象的階段。這個發(fā)現(xiàn)的確影響和方便了人們的日常生活?！薄 ?jù)悉，他們將分別獲得一枚金質(zhì)獎章和一本證書，并分享約153萬美金的獎金?！ ?得獎感言 兩位科學家在得知獲獎后分別對媒體發(fā)表了簡短的獲獎感言。阿爾貝·費爾在接受電話采訪時說：“我受寵若驚，非常感動，我為能夠與彼得·格林貝格爾共享這一獎項而興奮不已。我們剛剛交談過。我們總是很好地交換我們的研究結(jié)果?！薄 ”说谩じ窳重惛駹栐诮邮苋鸬潆娕_采訪時說：“有人告訴我，如果有從斯德哥爾摩來的電話，那只能是諾貝爾獎（通知）。”他說，“正有一大群人站在我門外”，他打算跟他們“來一杯香檳”。