התנגדות מגנטית עצומה
התנגדות מגנטית עצומה (Giant Magneto resistance או GMR) היא תופעה הקשורה למכניקת הקוונטים המתקיימת בשכבות מתחלפות דקות של חומרים פרומגנטיים ולא מגנטיים. תופעה זו התגלתה על ידי שני צוותים שונים בנפרד ב-1988 וראשי הצוותים, אלבר פר ופטר גרינברג זכו בפרס נובל לפיזיקה בשנת 2007 על תגלית זו.
האפקט מתבטא בשינוי משמעותי של ההתנגדות החשמלית כתלות בקיטוב המגנטי של שתי שכבות פרומגנטיות סמוכות, כאשר הקיטוב זהה, חיבור מקבילי, ההתנגדות הכוללת נמוכה יחסית וכאשר הקיטוב הפוך, חיבור אנטי-מקבילי, ההתנגדות הכוללת גבוהה יחסית.
באפקט זה נעשה שימוש על ידי יצרני כוננים קשיחים.
התגלית
האפקט התגלה בשנת 1988 על ידי קבוצת חוקרים בראשותו של פיטר גרונברג בגרמניה, בשכבות של ברזל/כרום/ברזל (Fe/Cr/Fe) והפטנט נרשם על שמו של גרונברג. את האפקט גילה בו זמנית אך לחלוטין בנפרד חוקר צרפתי בשם אלברט פרט יחד עם קבוצתו בשכבות של ברזל/כרום (Fe/Cr). הקבוצה של פרט הייתה הראשונה שהסבירה את האפקט והראשונה שזיהתה את השינוי המשמעותי, אך מסיבות מנהליות, הגישה בקשה לרישום הפטנט רק כמה ימים לאחר הקבוצה של גרונברג. תגלית זו נחשבת להתחלה של תחום הספינטרוניקה. גרונברג ופרט זכו במספר רב של פרסים כהוקרה על תגליתם ותרומתם לתחום, כולל פרס וולף ופרס נובל לפיזיקה בשנת 2007.
הסבר לאפקט
בתמונה מוצג חיבור מקבילי משמאל וחיבור אנטי-מקבילי מימין. FM מייצג מתכת פרומגנטית ו-NM מייצג מתכת רגילה. ↑ מציין אלקטרון שהספין שלו מכוון כלפי מעלה, ו-↓ מציין אלקטרון עם ספין המכוון כלפי מטה. החצים בתוך השכבות הפרומגנטיות מייצגות את הקיטוב המגנטי של השכבה. החצים מייצגים את מסלול האלקטרון בשכבות. האזורים העקומים מייצגים פיזור של האלקטרון.
האלקטרונים שבחיבור מקביל ההסתברות שהם יתפזרו נמוכה יותר הם האלקטרונים בעלי ספין מעלה ובמצב זה תרומתם למוליכות גבוהה בהרבה מזו של אלקטרונים בעלי ספין מטה, כלומר כאשר כיוון הספין מנוגד לכיוון של הקיטוב המגנטי הוא יתפזר יותר. מתברר שבחיבור אנטי-מקבילי, אלקטרונים בעלי ספינים משני הסוגים מתפזרים, כיוון שכל פעם אחד מהם מנוגד לכיוון הקיטוב המגנטי, ולכן נוצרת התנגדות גדולה מאוד. ניתן להשתמש בעקרון זה בשביל לבנות מעגל חשמלי שיתאר את התופעה בצורה פשוטה. גודל הנגד מייצג את התנגדותו.
שימושים תעשייתיים
אפקט זה נמצא בשימוש בכוננים קשיחים. בעזרת האפקט הכוננים מסוגלים לרשום מידע בצורה בינארית כך שאחד ירשם כאשר ההתנגדות היא גבוהה ואפס כאשר היא נמוכה.
בנוסף, האפקט היווה את ראשיתו של תחום הספינטרוניקה והביא למהפכה בתחום של אחסון מידע.
קישורים חיצוניים
