Årets Nobelpris i fysik belönar en upptäckt som gett oss mindre datorer och rymligare musikspelare. Det är även första steget mot en helt ny typ av elektronik. Priset delas mellan fransmannen Albert Fert och tysken Peter Grünberg som gjorde fyndet oberoende av varandra.
Forskarna upptäckte fenomenet jättemagnetoresistans eller GMR (giant magnetoresistance) 1988. Nu, mindre än 20 år senare, finns tekniken i nära nog var mans ficka, eller datorväska: I små musikspelare med plats för många cd-skivor, och bärbara datorer med lika mycket minne som en stor stationär hårddisk under skrivbordet. Ett gott exempel på hur även grundforskning i fysik snabbt kan påverka livet för oss alla.
Albert Fert och Peter Grünberg ville, på var sitt håll, se hur magnetfält påverkar elektrisk ström. Att så är fallet visade den brittiske fysikern lord Kelvin visserligen redan i mitten av 1800-talet, men bara lite: ett magnetfält ändrade bara ett materials elektriska motstånd med någon procent.
Men när de båda Nobelpristagarnas forskargrupper skickade ström genom mycket tunna skikt, bara några atomlager tjocka, av olika material fick de helt andra resultat. Albert Fert och hans kolleger såg att ett magnetfält kunde ändra det elektriska motståndet med mer än 50 procent. Det var helt oväntat. En yngre medlem i gruppen skickades ned i källaren för att ta isär experimentuppställningen och bygga upp den igen, eftersom ingen kunde tro att det var sant. Men det fungerade även nästa gång.
Peter Grünbergs grupp, som använde en lite annorlunda teknik, såg inte samma stora effekt, men de insåg upptäcktens potential. Peter Grünberg lämnade därför in en patentansökan samtidigt som de publicerade sina resultat (Nobelpriset lär alltså inte vara de första pengar han tjänar på sin forskning).
En dator med GMR-teknik kan läsa elektronisk information som är mycket tätt packad, och därför ha en riktigt liten hårddisk. På disken ligger data som små magnetfält med olika riktning. En etta pekar åt ena hållet och en nolla åt andra. När hårddiskarna blir mindre måste informationen packas tätare, och då blir varje magnetfält mindre, och svagare. Men GMR mäter även mycket svaga fält.
Varje elektron är som en liten magnet, som antingen pekar upp eller ner. När den går igenom en magnetisk metall kommer den fram lättare om den pekar åt samma håll som magnetfältet runt omkring. Ett magnetiskt skikt fungerar alltså som ett såll som helst släpper igenom elektroner med en viss magnetriktning.
Om en ström av elektroner går igenom två sådana såll, med ett omagnetiskt skikt emellan, så kan två saker hända. Pekar magnetfälten i skikten åt samma håll så kan alla elektroner med den magnetriktningen lätt ta sig fram. Men om magnetfälten pekar åt olika håll bromsas en del av elektronerna (till exempel de med en magnet som pekar upp) in i det första skiktet, och resten (de som pekar ner) i det andra.
Så kan datorn översätta magnetfälten på hårddisken till ettor och nollor. Om ena magnetfältet är fast, och det andra ändras av magnetfälten på hårddisken, mäter datorn hur lätt det är för strömmen att komma fram. Ström betyder etta, och ingen ström en nolla.
GMR har alltså revolutionerat datorutvecklingen. Tekniken är dessutom första exemplet på en ny generation av elektronik: spinntroniken. Spinntroniken använder både elektronens laddning (plus eller minus), som i vanlig elektronik, och elektronens magnetriktning, eller spinn (upp eller ner). Och vem vet vad det kan ge oss för fantastiska apparater i framtiden?