Айподовская премия

Нобелевская премия по физике 2007 года присуждена за открытие, позволившее значительно увеличить плотность записи информации на компьютерные жесткие диски. То, что в миниатюрные mp3-плееры теперь помещаются десятки и даже сотни гигабайт информации, а терабайтный диск сегодня – не чудо, а небольшая коробочка, – заслуга исследователей Альбера Фера (Albert Fert) и Петера Грюнберга (Peter Grunberg).

Тысяча миллионов байтов

В компактном хранении больших объемов информации нуждаются не только рядовые владельцы лаптопов и любители портативной музыки. По-настоящему серьезные задачи перед разработчиками жестких дисков ставят производители систем прогнозирования погоды и медицинской аппаратуры, создатели поисковых машин, дизайнеры видеоспецэффектов и, конечно, ученые всевозможных специальностей.

Жесткие диски становятся все меньше и меньше, а на единицу площади диска необходимо записать все больше и больше информации. Таким образом, на один бит (единичку или нолик двоичной записи) приходится все меньше пространства, а значит, требуется все большая чувствительность магнитной головки, чтобы эту информацию считать.

Базовый физический принцип, лежащий в основе современных магнитных носителей информации, был открыт в 1857 году британским физиком лордом Кельвином, установившим зависимость между электрическим сопротивлением и направлением магнитного поля, приложенного к магнитному проводнику. Когда размеры соответствующих систем стали измеряться в нанометрах (а это одна миллиардная часть метра), для считывания информации потребовалась такая чувствительность головок жестких дисков, что только нанотехнологии смогли обеспечить соответствующий результат.

Гигантская нанотехнология

Суть эффекта гигантского магнетосопротивления (giant magnetoresistance, GMR) в том, что электрическое сопротивление считывающей головки, которая в экспериментах Фера и Грюнберга состояла из нескольких тонких слоев железа и хрома, изменяется в зависимости не от направления, а от силы магнитного поля, то есть, собственно, от его наличия или отсутствия.

Таким образом, в роли логических нуля и единицы выступают намагниченная и ненамагниченная области жесткого диска, что позволило упаковывать информацию с невиданной доселе плотностью.

Грюнберг оказался более коммерчески прозорлив, чем его французский коллега, и, ожидая публикации результатов своих исследований в научном журнале, он не замедлил запатентовать свое открытие. Он и сейчас является держателем патента на технологию, так что, видимо, Нобелевская премия принесет ему в первую очередь моральное удовлетворение.

Практическое применение принципа гигантского магнетосопротивления, впрочем, стало возможно благодаря усилиям проживающего в США английского исследователя Стюарта Паркина (Stewart Parkin), который разработал достаточно дешевый для применения в индустрии метод изготовления считывающих головок на основе GMR-эффекта.

Кружатся диски

Первый коммерческий GMR-винчестер начал продаваться в 1997 году, что обеспечило производителям жестких дисков возможность наращивать их емкость с невероятной скоростью в 93 процента каждый год, делая эти устройства все дешевле и дешевле.

Благодаря гигантскому магнетосопротивлению за последние десять лет средняя емкость жесткого диска в персональных компьютерах увеличилась в 50 раз – от 10 до 500 гигабайт. GMR – технология, лежащая в основе явления компактного mp3-плеера, перевернула всю современную музыкальную индустрию, на наших глазах уничтожив явление музыкального "альбома", заменив его набором треков и породив феномен взлетающих на музыкальный Олимп групп, не выпустивших ни единой пластинки, а распространяющих свои записи через интернет.

Не за горами и очередная революция. GMR должен лечь в основу технологии магниторезистивной оперативной памяти – MRAM, совмещающей преимущества емких жестких дисков, не нуждающихся в постоянном электропитании, и быстрой "оперативки".

Как отмечается в сообщении Нобелевского комитета, MRAM должна положить конец риску потерять весь написанный на компьютере текст в результате пропавшего на мгновение электричества. Это ли не достойно высшей научной награды?