विशाल चुंबकत्व के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार

डिस्कवरी ने तेज हार्ड डिस्क रीड हेड्स की आवश्यकता पैदा की

GMR हार्ड डिस्क के रीड हेड में है। A. MAgill / CC-by-sa 2.0 us
जोर से पढ़ें

2007 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार फ्रांसीसी अल्बर्ट फर्ट और जर्मन पीटर ग्रुएनबर्ग को जाता है। वे इसे तथाकथित विशाल चुंबकत्व की खोज के लिए प्राप्त करते हैं। इस घटना के अनुप्रयोगों में, अन्य चीजों के अलावा, कंप्यूटर हार्ड ड्राइव से जानकारी पढ़ने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक में क्रांति हुई है। हालांकि, प्रभाव विभिन्न चुंबकीय सेंसर के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक्स की एक पूरी तरह से नई पीढ़ी के विकास के लिए भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, तथाकथित "स्पिनट्रॉनिक्स"।

तथ्य यह है कि कंप्यूटर और इलेक्ट्रॉनिक घटक छोटे होते जा रहे हैं और अधिक शक्तिशाली आज लगभग स्वाभाविक लगता है। लेकिन 1990 के दशक के अंत में, हार्ड डिस्क रीड हेड्स के लिए एक पूरी तरह से नई तकनीक मानक बन गई, जिससे हार्ड डिस्क में अधिक से अधिक स्टोरेज क्षमता की ओर तेजी से विकास हो सके। नई रीडिंग तकनीक एक भौतिक प्रभाव का निर्माण करती है जिसे भौतिकी के दो नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने लगभग बीस साल पहले पहली बार देखा था। फ्रांसीसी अल्बर्ट फर्ट और जर्मन पीटर ग्रुनबर्ग ने 1988 में, प्रत्येक के लिए और एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से, तथाकथित विशाल मैग्नेटोरेसिस्टेंस - अंग्रेजी विशाल मैग्नेटोरेसिस्टेंस, जीएमआर में खोज की।

रीडिंग हेड में चुंबकीय प्रभाव

हार्ड डिस्क पर संग्रहीत जानकारी को सूक्ष्म रूप से छोटे क्षेत्रों के रूप में विभिन्न मैग्नेटाइजेशन दिशाओं के साथ संग्रहीत किया जाता है। जानकारी को रीडिंग हेड द्वारा हार्ड डिस्क को स्कैन करके और चुंबकीय परिवर्तनों को पंजीकृत करके पुनर्प्राप्त किया जाता है। छोटी और सघन हार्ड डिस्क को सूचना के साथ पैक किया जाता है, छोटे और कमजोर व्यक्तिगत चुंबकीय क्षेत्र बन जाते हैं। इसलिए जितना अधिक संवेदनशील होना चाहिए उतना ही आवश्यक पढ़ा जाना चाहिए।

भगवान केल्विन से ...

ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी लॉर्ड केल्विन ने 1857 में एक लेख प्रकाशित किया था, जिसमें उन्होंने साबित किया था कि जब एक चुंबकीय क्षेत्र को लोहे के कंडक्टर के साथ रखा जाता है, तो विद्युत प्रतिरोध घट जाता है, लेकिन जब चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर से अनुप्रस्थ हो जाता है तो बढ़ जाता है। हार्ड डिस्क पर डेटा पढ़ने के लिए विशाल मैग्नेटोरेसिस्टर की खोज से पहले ही यह दिशा-निर्भर मैग्नेटोरेसिस्टेंस (एमआर) को अलग रखा गया था। लेकिन धीरे-धीरे इस तकनीक के साथ विकास की संभावनाएं समाप्त हो गईं। संवेदनशीलता में पर्याप्त सुधार नहीं हुआ।

एक चालक में विद्युत प्रतिरोध इस तथ्य से निर्मित होता है कि इलेक्ट्रॉन अशुद्धियों का संकेत देते हैं

सामग्री में बिखरे हुए और इस तरह उनकी प्रगति में बाधा। इलेक्ट्रॉनों में एक तथाकथित स्पिन भी होता है। यह क्वांटम यांत्रिक संपत्ति दो विपरीत दिशाओं में इंगित कर सकती है। एक चुंबकीय कंडक्टर में, अधिकांश इलेक्ट्रॉनों में एक स्पिन होता है जो चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर होता है। इलेक्ट्रॉनों के एक अल्पसंख्यक के पास एक स्पिन होता है जो विपरीत होता है। एक नियम के रूप में, इलेक्ट्रॉन सबसे मजबूत बिखरे हुए हैं, जिनकी स्पिन चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत है। कौन सा स्पिन डिवाइस सबसे अधिक फैलता है यह सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है।

तीन-परत प्रणाली-नोबेल फाउंडेशन में जीएमआर प्रभाव

"विशाल चुंबकत्व के लिए"

विशाल मैग्नेटोरेसिस्टेंस की सरल प्रणाली का एक उदाहरण एक परत से बना है

एक चुंबकीय धातु की दो परतों के बीच गैर-चुंबकीय धातु। चुंबकीय सामग्री के इंटीरियर में और विशेष रूप से चुंबकीय और गैर-चुंबकीय सामग्री के बीच की सीमा परत में, विभिन्न स्पिन वाले इलेक्ट्रॉन अलग-अलग डिग्री तक बिखरे हुए हैं।

यदि दोनों चुंबकीय परतों में चुंबकीय क्षेत्र की दिशा समान है, तो समानांतर-स्पिन इलेक्ट्रॉन बहुत अधिक बिखरे हुए बिना पूरे सिस्टम के माध्यम से भटक सकते हैं। दूसरी ओर, एंटीपैरल समानांतर स्पिन वाले इलेक्ट्रॉनों को दृढ़ता से बिखरा हुआ है। हालांकि, जैसा कि वे कम आम हैं, समग्र प्रतिरोध कम रहता है। इलेक्ट्रॉनों पारित कर सकते हैं, एक वर्तमान प्रवाह।

हालांकि, यदि दो चुंबकीय परतों में क्षेत्र निर्देश एक-दूसरे का सामना कर रहे हैं, तो सभी इलेक्ट्रॉनों में एक या दूसरी परत में एक एंटीपैरल समानांतर होगा। इसके साथ वे सभी दृढ़ता से बिखरे हुए हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि कुल प्रतिरोध अधिक है, इलेक्ट्रॉनों को बाधित किया जाता है, बहुत कम या कोई प्रवाह नहीं होता है।

और जीएमआर पढ़ने के लिए सिर

हार्ड डिस्क रीड हेड के साथ, मैग्नेटाइजेशन को दो चुंबकीय परतों में से एक में तय किया जाता है, जबकि दूसरी परत में दिशा चुंबकीय क्षेत्रों से प्रभावित होती है जो रीड हेड खत्म हो जाती है। परिणामस्वरूप, प्रतिरोध और इस प्रकार रीड हेड में करंट बदलता रहता है। बदले में यह धारा रीड हेड का आउटपुट सिग्नल है can उच्च धारा एक, कम वर्तमान शून्य का प्रतिनिधित्व कर सकती है।

इसलिए जीएमआर प्रभाव वाला एक रीडिंग हेड विद्युत प्रतिरोध में पर्याप्त रूप से औसत दर्जे के अंतर में बहुत छोटे चुंबकीय परिवर्तनों को परिवर्तित कर सकता है, और इस प्रकार उस प्रवाह में उतार-चढ़ाव होता है जो रीड हेड द्वारा उत्सर्जित होता है। जीएमआर की खोज के बाद, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने जल्दी से एक रीडिंग हेड के लिए नए प्रभाव का उपयोग करना शुरू कर दिया। 1997 की शुरुआत में, GMR प्रभाव के आधार पर पहला रीडिंग हेड पेश किया गया था। इस तकनीक के लिए धन्यवाद, हाल के वर्षों में हार्ड डिस्क को काफी कम कर दिया गया है और साथ ही बहुत अधिक भंडारण क्षमता के साथ पेश किया गया है।

गेटवे से स्प्रिंट्रोनिक्स

हालाँकि, जीएमआर केवल एक तकनीकी सफलता नहीं थी जब हार्ड डिस्क डेटा के घने पैक वाले संस्करणों को पढ़ने की बात आई। इस तकनीक को पूरी तरह से नए इलेक्ट्रॉनिक रूप के विकास में पहला कदम के रूप में देखना भी दिलचस्प होना चाहिए, जिसे स्पिंट्रॉनिक्स भी कहा जाता है। स्पिंट्रॉनिक्स को इस तथ्य की विशेषता है कि यह इलेक्ट्रॉन के स्पिन का शोषण करता है, और पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ नहीं, केवल इसके

इलेक्ट्रिक चार्ज। Spintronics के लिए पूर्वापेक्षा बिल्कुल छोटे आयाम हैं जिनके साथ नैनो टेक्नोलॉजी काम करती है।

(नोबेल फाउंडेशन, 09.10.2007 - NPO)