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Prof. Dr. Albert Fert, Ehrendoktor der TU Kaiserslautern, erhält Physik-Nobelpreis

09.10.2007 - (idw) Technische Universität Kaiserslautern

Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an Prof. Dr. Albert Fert von der Université Paris Sud und an den Jülicher Wissenschaftler Prof. Dr. Peter Grünberg. Sie hatten 1988 unabhängig voneinander einen bis dahin unbekannten magnetischen Effekt entdeckt, den sogenannten Riesenmagneto-Widerstand (Giant Magnetoresistance - kurz GMR), der heute in fast allen Computer-Festplatten genutzt wird. Fert und Grünberg werden für die Entdeckung dieses physikalischen Effekts ausgezeichnet, wie das Nobelkomitee mitteilte.

Der von beiden entdeckte GMR-Effekt ist ein Meilenstein sowohl in der Festkörperphysik als auch in der Informationstechnologie. Er ist beispielsweise Grundlage für Leseköpfe für moderne Computer-Festplatten, aber auch für Sensoren in der Automobilindustrie, im Maschinenbau oder in der Medizin.

Die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffekts hat ein neues Forschungsgebiet mit hohem Anwendungspotential hervorgebracht, die so genannte Spintronik. Neu ist, dass die fundamentalen elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Elektronen gemeinsam für die Elektronik nutzbar gemacht werden.

Die Spintronik ist ein Schwerpunktthema im Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern. Mit Prof. Fert bestehen lange wissenschaftliche Beziehungen. Der Fachbereich Physik der TU Kaiserslautern verlieh deshalb im letzten Jahr die bisher einzige Ehrendoktorwürde an Prof. Dr. Albert Fert für seine herausragenden wissenschaftlichen Leistungen.

Die herausragende Entdeckung des GMR-Effektes von Albert Fert hat bereits weitläufig Anerkennung erfahren. Dies führte zu einigen Nominierungen hoch angesehener nationaler und internationaler wissenschaftlicher Auszeichnungen:

1994:
Internationaler Preis für Neue Materialien der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft (A. Fert, P. Grünberg und S.S.P. Parkin)
1994:
Jean Ricard Grand Preis für Physik der Französischen Physikalischen Gesellschaft
1995:
Magnetismus Preis der Internationalen Union für Theoretische und Angewandte Physik (A. Fert und P. Grünberg)
1997:
Hewlett-Packard Europhysics Preis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft (A. Fert, P. Grünberg und S.S.P. Parkin)
2003: CNRS Goldmedaille
2004: Mitglied der Französischen Wissenschaftsakademie
2007: Japan Preis (gemeinsam mit Peter Grünberg)

Albert Fert ist als Begründer des modernen Magnetotransports der herausragendste Physiker und Spiritus Rektor der Orsayer Magnetoelektronikgruppierung

Die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffektes (Giant Magnetoresistance Effect)

Der Riesenmagnetowiderstandseffekt, unabhängig von Albert Fert und Peter Grünberg entdeckt, stellt die bedeutendste Errungenschaft auf dem Gebiet des Magnetismus der letzten Jahrzehnte dar. Er hat zu einer ganzen Reihe von wichtigen Entdeckungen geführt und die Tür zu einem neuen Gebiet geöffnet, der Spinelektronik. Innerhalb der außergewöhnlich kurzen Zeitspanne von sieben Jahren verwandelte sich diese fundamentale Entdeckung in kommerziell erhältliche Produkte mit einem enorm großen Marktanteil. Ohne Zweifel stellt die Spinelektronik ein Hauptthema der Physik des 21. Jahrhunderts dar und wird einen großen Einfluss auf die Informationstechnologie haben.

Schon lange vor der Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffekts war die Untersuchung des spinpolarisierten elektronischen Transports in magnetischen Substanzen ein hauptsächliches Forschungsthema von Albert Fert. In den 70er Jahren führte er zusammen mit I.A. Campbell grundlegende Widerstandsuntersuchungen an ferromagnetischen Legierungen durch. In diesen Untersuchungen entwickelte er die Konzepte des spinabhängigen Stroms (ursprünglich eingebracht von Mott), des spinabhängigen Widerstandes und der spinabhängigen Streuung, die später die maßgebliche konzeptionelle Zusammensetzung des GMR-Effekts darstellten.

In der Mitte der 80er Jahre begann Albert Fert an magnetischen Multischichten zu arbeiten, wobei ihn seine Erfahrungen mit spinpolarisiertem Transport in magnetischen Legierungen dazu bewogen haben, sich auf deren elektrische Transporteigenschaften zu konzentrieren. Er stellte schon bald fest, dass der Effekt der spinabhängigen Streuung magnetoresistiver Effekte von unvorhersehbarer Größe hervorrufen würde, vorausgesetzt man würde einen Weg finden, die relative Ausrichtung der Magnetisierung aufeinanderfolgender magnetischer Schichten in einer Multischicht von parallel auf antiparallel zu verändern. Dass dieser Gedanke in der Tat richtig war, wurde im weiteren Verlauf von Beobachtungen der Arbeitsgruppe von J.-P. Renard unterlegt, die über kleine aber erhebliche Anomalien im elektrischen Widerstand ungekoppelter Co/Au magnetischer Multischichten im Koerzitivfeld berichteten. Das fehlende Bindeglied, um einen starken Magnetowiderstand zu erzielen, wurde in der Ergründung von Grünbergs Entdeckung der anti-ferromagnetischen Austauschkupplung in magnetischen Multischichten gefunden. 1988 entdeckten Albert Fert und seine Mitarbeiter einen gigantischen magnetoresistiven Effekt (eine etwa 50 %ige Veränderung des Widerstandes) in Fe/Cr Multischichten. Ferts Artikel, in dem er von der Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffektes berichtet, ist in der Literatur über 3200 mal zitiert worden. Derselbe Effekt wurde gleichzeitig und unabhängig ebenso von Peter Grünberg entdeckt. Später, unter Verwendung komplexerer Multischichten, die Materialien geeigneter spinasymmetrischer Streuung umfassten, waren Fert und seine Mitarbeiter in der Lage, einen Umkehreffekt des GMR zu produzieren.

Neben der experimentellen Entdeckung des GMR war Albert Fert ebenfalls sehr aktiv in der Erarbeitung theoretischer Konzepte, um den GMR-Effekt zu erklären. Zusammen mit P.M. Levy und S.F. Zhang formulierte er die erste quantenmechanische Theorie des GMR. Er stellte ebenso eine Theorie des CPP-GMR vor (jetzt ein Klassiker bekannt als das Valet-Fert Modell), in der er die Bedeutung des Spin-flip Prozesses und das Konzept der Spinanhäufung hervorhob. Diese Thesen wurden experimentell bestätigt durch die Erforschung des magnetischen Widerstandes multischichtiger Nanoleitungen in Zusammenarbeit mit L. Piraux.

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