GIẢI NOBEL VẬT LÝ NĂM 2007 Albert Fert (1938-) PeterGrunberg (1939-) Gadolini là một chất sắttừ mà ở đó, các mômentừ có nguồn gốc từ các electron4fđịnh xứ trên từng nguyên tử có cấu hình4f7. Nghĩa là tất cả cácmômen từ 4f chỉ theo cùng một hướngvà baoquanh các mômennày có 3 electron dẫn ứng với một nguyên tử mà nó dàn xếptươngtác giữa các mômen từ 4f. Năm 1986 Majkrzakvàcộng sự côngbố một công trìnhvề siêu mạngcủa Gd/Y/Gd trongđó họ thông báo một sự sắp xếp mômen từ phản songsong giữa cáclớp Gdđối với trường hợp của 10 đơn lớp của Y.Có thể giải thích điều này bằng cách là một lớp Gd sắt từ cảm ứng một sự phân cựcspin dao động của kimloạiYkhôngtừ thông thường và lớp Gdthứ hai xảy ra tại khoảng cách có sự sắpxếp phản sắt từ. Grunberg và cộng sự phát hiện ra mộtmột sự liên kết phản sắt từ giữa các lớp sắt đối với ba lớp Fe/Cr/Fe.Điều này cóthể được giải thích theo cách tương tự như trường hợp của Gd/Y/Gd. Trong cả hai trường hợp, dobố trí hình học, có các đóng góp quantrọngvào liên kết trao đổi giữacác lớp từ sự giao thoa lượng tử của các sóng electron bị phản xạ tại các lớp từ. Có thể rútra kết luận là vaitrò quantrọng của cácelectroncủa các lớp không từ là ở chỗ chúng cungcấp cơ chế liên kết giữa các lớp từ. Bước tiếp theo nhằmnghiên cứusự phụ thuộc của liên kết vàobề dày của các lớp không từ trung gian. Một số nhóm nghiên cứu chỉ ra sự đổidấu với sự tăng bề dày. Parkinđã nghiên cứukỹ về sự phụ thuộccủa tính chất dao động vào bề dày của lớp không từ,sự phụ thuộc của nó vào vật liệu của lớp không từ cũng như vào sự phụ thuộc của vật liệu của chính lớp từ. Parkinthực sự đã sử dụng hiệu ứng GMR như một công cụ để nghiên cứu sự phụ thuộc này. Để tạo ra cácđa lớp, Parkin sử dụng kỹ thuật lắngđọng phún xạ manhêtron.Nhờ phươngphápnày, có thể chế tạo một số lớn mẫu trong các điều kiện có thể so sánhvới nhau. Công trình này đóngvai trò quantrọngtrong sự phát triển tiếp theo của hiệu ứngGMR vào một thiết bị cụ thể. Xét một ví dụ về loại hệ đơn giản nhấttrong đó xuất hiện từ trở khổng lồ. Nó bao gồm một lớp kimloại không từ nằm giữa hailớp kim loại từ. Trong vật liệu từ và đặc biệt làtại giao diện giữa vật liệu từ và vật liệu khôngtừ, các electronvới các spin khác nhau bị tán xạ khác nhau. Ta sẽ xemxét trường hợptrong đó các electrontán xạ nhiều hơnnếu spincủa chúnglàphản songsongvới hướng chung của sự từ hóa. Điều này ngụ ý rằng trở kháng đối với các electron có spinphản song songvớihướngtừ hóa sẽ lớn hơn trở kháng đốivới cácelectron có spin song song với hướng từ hóa.Khi các electron đivào vật liệu khôngtừ, chúng đều bị tán xạ giốngnhau không phụ thuộc vào hướngspin của chúng. Tại giao diện thứ haivà trong lớp vật liệu từ thứ hai,cácelectron với spin phản song songlại một lần nữa bị tán xạ nhiềuhơn so với các electronvới spinsongsong. Trongtrường hợpkhi cả hai lớp vật liệu từ bị từ hóa theocùng mộthướng, hầu hếtcác electron sẽ có spinsong song và chuyển độngdễ dàng quacấu trúc. Tổngtrở kháng trong trườnghợpnày là thấp. Tuy nhiên, nếu những sự từ hóa của hai lớplà đối nghịch, tất cả các electronsẽ ở trong trạngthái cóspin phản song song ở một trong hai lớp. Điềuđó có nghĩa là không có các electron có thể chuyển độngdễ dàng quahệ và tổng trở kháng trong trường hợp này là cao.Bâygiờ,ta thử sử dụng cấu trúcnày trong một đầu đọc để quét một đĩa cứng. Sự từ hóa của lớp vậtliệu từ thứ nhất bị cố định trong lúc sự từ hóa của lớp vật liệu từ thứ haicó thể tự dochuyển động và do đó có thể bị ảnhhưởng bởi sự thay đổi của các từ trường lên đĩa cứng. Sự từ hóa của hailớp vật liệu từ trong đầu đọc khi đó sẽ luân phiêntheo hướngsong song và phản songsong vớinhau. Điều này sẽ dẫnđến sự thayđổi trở kháng và dòng điệnqua đầuđọc. Nếu dòng điện là tínhiệu rời khỏi đầu đọc, dòng điện mạnh cóthể biểu thị giá trị nhị phân của 1và dòng điện yếu có thể biểu thị giá trị nhị phân của0. Có thể giải thích trở kháng củamột thiết bị GMRtrong đó mô tả cấu hình từ của một đa lớp gồm một lớp không từ kẹpgiữa hai lớp sắt từ cùng với mật độ trạngthái electrontương ứngđối với hailớp sắt từ. Khi không cómặt từ trường, hai lớpsắt từ đượctách dời với nhautheo một cách sao cho chúngcó các hướng từ hóa ngược nhau.Khi có mặt từ trường, những hướng từ hóa của hailớpsắt từ sẽ song songvớinhau. Một dòng điện đi qua hệ đối vớicả hai cấu hình. Dòng điện đi qua lớpsắttừ bao gồm hailoại là dòng điện của các electronvới spin lên và dòng điện củacác electronvới spinxuống. Trở kháng đốivới haidòng điệnnày sẽ khác nhau. Khi một electronrời khỏi lớp sắt từ thứ nhất vàđi vào lớp khôngtừ, xuất hiện cácquátrình tánxạ bổ sungvà dođó sinh ra trở kháng phụ.Do cáchạt với spin lênvà spinxuống có mật đọ trạng thái khác nhauở mức Fermi (hayđúng hơn chúng có nguồngốc từ các mức năng lượng có đặctính khác nhau),trở kháng khôngchỉ trong các lớp sắt từ mà còncả trở kháng cónguồn gốctừ giao diệngiữa lớp sắt từ và lớp không từ sẽ khác nhau đối với loại spin. Bên trong lớp không từ, các spinlênvà spin xuống sẽ chịu cùng trở kháng nhưng nóichung, trở kháng này là thấp so với cáctrở kháng trong cáclớp sắt từ vàcácgiao diện giữa lớp sắt từ và lớp không từ và ở đây có thể bỏ qua. Khi các electron đi vào lớp sắt từ thứ hai,chúnglại chịu sự tán xạ phụ thuộc vào spintại giao diện giữa lớp sắttừ và lớp không từ. Cuối cùng, các electronvới spin lênvà spinxuống đi qua lớp sắt từ thứ haivớicùngtrở khángnhư trong lớp sắt từ thứ nhất vàtrở khángnày dĩ nhiên sẽ khác nhau đốivớihai loại spin. Để đơn giản, trở kháng đối với các electron vớispin lên (xuống)qua lớp sắt từ và tán xạ tại giao diện với lớp không từ được ký hiệu là R (R¯ ). Như vậy,khi hai lớp có các sự phân cựcspin và các hướngtừ hóa songsong, nghĩa làkhi có mặt từ trườngngoài, trở kháng là 2Rđối với kênh spinlên và 2R¯ đối với kênh spinxuống.Sự bổ sung trở kháng đối với cấu hìnhdòng điện song songdẫn đến tổng trở khi có mặt từ trường ngoài RH = 2RR¯ /(R + R¯ ). Trongtrường hợpkhôngcó từ trường ngoài (H = 0), cấu hình giữa hai lớp từ là phản song song. Tuynhiên, khi mộtelectron với spin lên đi vàotrong lớp sắt từ thứ hai,tự nó rơi vào tình huống đảo ngượchoàn toàn mà ở đó, các điều kiện bây giờ chính xác làgiốngnhư đối với electronvới spin xuốngtrong lớp sắttừ đầu tiên. Như vậy, hạt với spin lên chịumộttổngtrở là R + R¯ . Hạt với spinxuống sẽ chịu ảnh hưởng theo cách tương tự (nhưngngược lại) và trở khángcủa nó sẽ là R¯ + R. Do đó, tổng trở sẽ là R0 = (1/2)(R+ R¯ ).Sự khác biệttrở kháng giữa hai trường hợp (cótừ trường vàkhôngcó từ trường) là D R = RH– R0 = - (1/2)(R - R¯ )2/(R + R¯). Sự khác biệt giữa R vàR¯ càng lớn thì từ trở âm càng lớn. Hiệu ứng từ trở sinhra từ sự khácbiệt về tính chất trở kháng củacác electron với spin lên và các electron với spin xuống. Do từ trở liên quan đếnđộ dẫn điện,rõ rànglà nó liên quan đến dáng điệu của cácelectrontại bề mặt Fermi (được xác định bởi năng lượng Fermi). Mật độ trạngthái (DOS)tại năng lượngFermi càng bị phân cực spin, nghĩa là N (EF) càng bị lệch khỏi N¯(EF), người ta hi vọng hiệu quả của các hiệu ứngtừ trở càng rõ rệt hơn. Vì thế, người ta quantâm đếnmộtlớp cácvật liệugọi là các bán kim –một khái niệm do Groot và cộngsự đưa ra.Một tính chất như thế sauđó đã được dự đoán bằng lý thuyết đối với CrO2 bởi Schwarz vào năm 1986.Tên bán kimcó nguồngốc từ đặc tính là vùng spinlên là kim loại trong khivùng spinxuống là một điện môi. Điều nàyđượcchỉ ra bằng sơ đồ trên hình 6và rõ ràng là có 100%sự phân cựcspin tại mức Fermi. Dự đoán lýthuyết đối với CrO2 đã được thực nghiệm xác nhận. Đối với một ba lớp của haibán kim sắt từ với một lớp kim loại khôngtừ nằm giữachúng, có thể dễ dàng xác địnhcơ chế hoạt động củahiệuứng GMR. Khi những hướng từ hóa củahai bán kim làsong songvới nhau,xuất hiện một dòng điện loại trừ các electron với spinxuống. Tuynhiên, đối vớinhững hướng từ hóa phản songsong,kênhspin xuống sẽ khóa hoàntoàn đối với sự dẫn điện. Một từ trường mà nócó thể chuyển giữa hai cấu hình này sẽ sinhra một sự thay đổi trở kháng lớn. Mộttừ trở tăng cườngđối với bán kimCrO2 đã được xác nhận bằng thực nghiệm bởi Hwang và Cheong. Các ứng dụng của GMRđã tạo ra mộtcuộc cách mạng trong các kỹ thuật tìm lại dữ liệu từ các đĩa cứng. Kỹ thuật điện tử thu nhỏ luôn luôn là một vấnđề thách thức trong thế giới công nghệ thông tin hiện nay. Việc bổ sunghàng năm vào thị trường của các máy tính ngày càngnhẹ hơn và mạnh hơn là một cái gì đó màtất cả chúng ta coi như một điều dĩ nhiên. Đặc biệt là các đĩa cứng bị co lại. Một cái hộp kềnhcàng ở dưới cái bàn của bạn sẽ sớm khôngcòn nữakhi cùng một lượng dữ liệu cũngcó thể dễ dàng được lưu trữ trong một máy tính nhỏ hơn.Gần đây, dung lượng lưutrữ cực đại của các đĩa cứng đạt tớiterabyte(một nghìn tỷ byte). Thực tế là cuộc cách mạng công nghệ thông tin đang diễnra trênthế giới phụ thuộc vào sự tác độngqua lại phức tạp giữa tiến bộ khoa học cơ bản và điều chỉnh kỹ thuật tinh tế. Hiệu ứngGMR được phát hiện nhờ các kỹ thuật mớitrong những năm 1970 nhằmtạo ra các lớp rất mỏng cácvật liệu khác nhau.Khi GMR hoạt động, có thể tạo ra các cấu trúc nanobaogồm các lớp chỉ có bề dàybằng một vài lớp nguyên tử.Các cấu trúccó kích thước nanomét thường có những tínhchất vậtliệuhoàn toàn mới khôngchỉ về tính chất từ và độ dẫn điệnmà còn cả các tínhchất cơ học, quanghọc và hóa học của vật liệu. Dođó, GMRcũng có thể xem như một trongcác ứngdụng thực tế đầu tiên của lĩnh vựccông nghệ nanođầy triển vọngđang diễn ra trên thế giới. Chính côngnghệ nano đemlại các đầu đọc nhạy cho các đĩa cứng compăc. Vào giữa những năm 1980,các nhàkhoa học trong lĩnh vực nghiên cứu từ nhậnra những khả năng mớitrong việc tạo racác lớp có kích thước nanomét. Hai nhóm nghiên cứu của Albert Fertvà Peter Grunberg độclậpvới nhaupháthiện ra các vật liệu có từ trở rất lớn. Các vật liệu này đượcgọi làcác đa lớp từ trong đó các kim loạisắttừ và không từ nằm xenkẽ với nhau (hình 8). Bề rộng của các lớp riêng có kích thướccỡ nanomét, nghĩalà có bề dày khoảng một vài lớp nguyên tử. Fertvà các cộng sự phát hiện ra đa lớp ở dạng (Fe/Cr)n trong đó n có thể lên tới 60. Để dẫn tớithành công, họ buộc phải làm việctại gần chân không và sử dụng các chất khí có áp suất rất thấp tươngứng của sắt và crom. Bằng cách làm như vậy, các nguyêntử dần dần tấn công lẫn nhau tới bề mặt và chophép xây dựng các lớp có bề dày cỡ một vài lớp nguyêntử.Bằng cách tương tự,nhóm của Grunbergphát hiện rahệ ba lớp Fe/Cr/Fe. Một phần do Fert sử dụng nhiều lớphơn nên ông thu được sự thay đổi từ trở lớn hơn so với Grunberg. Nhóm của Fert quansát thấy một sự thay đổi trở kháng phụ thuộc vào sự từ hóa lên tới 50% trongkhi nhóm của Grunberg quansát thấysự thay đổi này lớn nhất là 10%.Cụ thể hơn, các phép đo từ trở ở nhiệtđộ rất thấp(4,2K) donhómcủa Fert thực hiện trên hệ đa lớp (Fe/Cr)nchỉ ra một sự giảm trở kháng lêntới 50%khi chịu tác dụngcủa từ trường trong khicác phép đo từ trở ở nhiệt độ thấp (nhiệtđộ phòng) do nhóm củaGrunberg thực hiện trên hệ ba lớp Fe/Cr/Fevới ba lớp sắt được tách ra bởi hailớp crom chỉ ra một sự giảm trở kháng lớn nhất là10%.Tuy nhiên,hiệu ứng cơ bản và hiệntượngvật lý lànhư nhau trong cả haitrường hợp. Cả hainhóm nhận thấy rằng họ đã quan sátthấy một hiện tượnghoàn toàn mới. Đối với từ trở truyền thống, khôngcó người nào ghi nhận được sự thay đổitrở kháng lớn hơn vài phần trăm. Fertlà ngườiđầu tiên đưa ra thuật ngữ “từ trở khổng lồ” để mô tả hiệu ứng mới và trong công trình đầu tiên của mình về vấn đề này, ông đã chỉ ra rằng phát minh từ trở khổng lồ có thể dẫn đến nhữngứng dụngquan trọng. Grunberg cũngnhậnra tiềm năng thựctế của hiện tượngmới và đăng ký xincấp bằng phátminh về từ trở khổng lồ. Từ chínhthời điểm phát hiện ra từ trở khổng lồ,lĩnh vực nghiên cứu từ đối với màng mỏnghoàn toàn chuyểnhướng thành từ điện tử học (magnetoelectronics). Tuy nhiên, để công nghệ mới đượcthươngmại hóacần phảitìm ra quitrình công nghệ mangtính công nghiệp để tạo ra cáclớp. Kỹ thuật do Fertvà Grunberg sử dụng (có tên gọi là epitaxi)làrất khókhăn,giá thành cao và chỉ phù hợp tốt với một phòng thí nghiệm nghiên cứu chứ không phải làmột quá trình côngnghệ trên quy môlớn. Vì thế, bướcquan trọng tiếptheo để thương mại hóacông nghệ GMR xảy ra khiStuartParkin– một người Anhlàmviệc ở Mỹ chứng minhrằngcó thể đạt được hiệuứng GMR bằng cáchsử dụng một công nghệ đơngiảnhơn nhiều gọi là sự phún xạ. Hiệu ứng GMRthực tế không phụ thuộc vào các lớp rất hoànhảo. Điều nàycó nghĩa là các hệ GMRbâygiờ có thể được tạo ra trongmột quátrình công nghiệp. Quá trình côngnghiệp kết hợp với độ nhạy cao củacác đầu GMR làm cho côngnghệ mới trở thànhcôngnghệ tiêu chuẩntrong các đĩa cứng rất nhanh chóng saukhi đầuGMRthương mại đầutiên được sản xuất năm 1997. Phát minhGMRcũng đóngmộtvaitrò chínhtrong các bộ cảm biến từ khác nhau cũngnhư đối với sự phát triển của một thế hệ mớitrong điện tử học hay khoa họcnghiên cứu điệntử (electronics). GMR không chỉ là mộtbước đột phá đối với việcđọc thông tin xếp chặt từ các đĩa cứng (và đối với cácbộ cảm biến từ trong các ứng dụng khác). Điềulý thú không kém là công nghệ mới có thể đượccoi như bướcđầu tiên trong sự pháttriển củaloại điện tử học hoàn toàn mới gọi là khoa học nghiên cứu spin(spintronics).Spintronics nghiêncứu sử dụngspincủa electronchứ không chỉ điện tích electron như trongđiện tử học truyềnthống.Một điều kiện tiênquyết chung của spintronics được cungcấp bởi các kích thước nhỏ do côngnghệ nano tạo ra. Hướng của spinelectron chỉ có thể được duy trì qua các khoảng cách rấtngắn. Trong cáclớp dàyhơn, hướng của spinsẽ thay đổi trước khi có thời gianđể sử dụng các tính chất riêng rẽ của các electron với spinkhácnhau (giống như trở khángcao hơn hoặc thấp hơn). Theo sauGMR,người taxây dựng một hệ tương tự khi sử dụng mộtvật liệu cách điện thay cho kim loại không từ nằmgiữa hai lớp kim loại từ. Không có dòng điện nàocó thể đi qualớp cách điện nhưngnếu lớpcách điện đủ mỏng cỡ một vài lớp nguyên tử thì các electroncó thể đi qua nó khisử dụng một hiệu ứngcơ học lượng tử gọi là hiệu ứngxuyên hầm (tunnen)(hình 10). Do đó, hệ mới này được gọi là từ trở xuyên hầm (TMR).Theo cách này, dòng điện có thể đi quamộtđa lớp gồm các lớp kim loại và điện môi nằmxen kẽ với nhau. Công trìnhđầu tiên về một hệ như thế là công trìnhcủa Julliere. Công trìnhnày được thực hiện đối với một lớp chuyển tiếp ba lớp Fe/Ge vô địnhhình/ Co. Các thực nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ thấp và tạo ra một sự thay đổi trở kháng lên tới 14%.Nhờ TMR, có thể tạo ra mộtsự khác biệt trở kháng thậmchí lớn hơn bởi những từ trườngrất yếuvà thế hệ mới nhất của cácđầu đọcsử dụng côngnghệ này. Công trình tiếp theo về TMR doMaekawavà Gafvert thực hiệntrên lớp chuyển tiếp Ni/ NiO/chất sắttừ (chất sắt từ làFe, Co và Ni).Họ phát hiện sự thay đổi từ trở cỡ một vài phần trăm ở các nhiệt độ thấp. Haicôngtrình nói trên không được thông báotrongmột thời gian dài. Thực tế là chỉ sauphát minh của Fertvà Grunberg, người ta mới quantâmtrở lại các loại hệ này. Mộtbước tiến quan trọng xảy ra năm 1995.Nhóm của Mooderađã đo được các lớp xuyên hầmtrên hệ CoFe/Al2O3/ Co (hoặc NiFe) và pháthiện thấynhữngthayđổi trở kháng là 24% tại 4,2K và 12% tại nhiệt độ phòng.Tương tự, Miyazawa và Tesukasử dụng hệ Fe/Al2O3/ Fe và phát hiệnnhững thay đổi trở kháng tươngứng là 30%và18% tương ứng ở 4,2K và nhiệt độ phòng. Hiệnnay, nói chungcó thể tìm thấy những thayđổi cỡ 50%ở nhiệt độ phòng. Gần đây, hệ Fe/MgO/Fecó thể đạt tới các giá trị TMR vượt quá 200%. Một ứng dụng khác của spintronicsmà nó cũng bắt đầu nổi lên là mộtbộ nhớ hoạt động từ gọi là MRAM.Để bổ sungcho đĩacứngmà ở đó thông tin được lưu trữ một cách vĩnh cửu, các máytính cần một bộ nhớ làm việc nhanh hơn. Ngườita thườnggọi nó là RAM(RandomAccess Memory),nghĩa là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Máy tính lưu trữ toàn bộ thông tin cần thiếttrong RAMcủa nó để có thể xử lý thông tintronglúc nóđang làm việc. Nhượcđiểm của các bộ nhớ hoạt độngchuẩntrong sử dụng hiện nay là ở chỗ chúng không thể lưu trữ bất kỳ thông tin nào một cách vĩnh cửu. Khi có văn bản này, nó chỉ được lưu trữ trong RAM của máy tính.Nếungắt nguồn điệnhoặc một ai đó tắt máy tính mà không lưu trữ, văn bản khôngcòn nữa. Chỉ bằng cáchbấm núm“lưutrữ (save)” thì văn bản mới được lưu trữ an toàntrênđĩa cứng. Giá trị của MRAMlà ở chỗ có thể sử dụng TMR cả để đọc và để ghi thôngtin và bằng cách đó tạo ra một bộ nhớ máy tính từ nhanh vàcó thể dễ dàng truy cập. Do đó,MRAMcóthể được sử dụng như một bộ nhớ hoạt động trái với đĩacứng chậm hơnnhưngnócũnglà một bộ nhớ vĩnh cửukhôngphụ thuộc vào nguồnđiện. Điều đó có nghĩa là có thể phát triển MRAM thành một bộ nhớ vạn năng thay thế cho RAMtruyền thống vàđĩa cứng. Tính compăc của một hệ như thế có thể được chứng minhlà đặc biệtcó ích trong các hệ máytính gắnvào nhỏ,nghĩa là trong mọicái từ các lò nhà bếp đến các ôtô tải. Phát minhhiệu ứng GMR đối với cácđa lớptừ làm nảy sinh mối quan tâm ngày càng lớn về việc tìm kiếm các hiệu ứng có liên quan trongsố các vật liệu khối. Nhóm của von Helmoltphát hiện các hiệu ứng từ trở thậm chí lớn hơnGMR trong các peropskit mangan. Cácvật liệu này đôi khiđược xemnhư làcác hệ hóa trị hỗn hợp. Jinvà cộngsự cũng phát hiện ra cáchiệu ứngnày. Các hiệu ứng quan sát được nói trên cũng gọi là từ trở khổng lồ (CMR)(Colossalmagnetoresistance). Các hệ đặc biệt này thể hiện các tính chất khác thường rất phong phú mà ở đó, các tương quan electron đóngmột vaitrò rất quantrọng.Tuy nhiên, không chắc là chúng sẽ trở thành mối quan tâmcôngnghệ chủ yếu vì cáctừ trường đòi hỏi rất cao. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập một ít trongmột số rất lớncác lĩnhvực nghiên cứu khác nhau mà chúng thể hiệncác hướngnghiên cứu gầnđây hơn liên quan đến cácvật liệu spin vàcác ứng dụng của chúng.Chẳng hạn như các chất bándẫn từ. Nhóm của Ohnođã chỉ ra tiềm năng của các vật liệu này khisử dụng các chất bán dẫn (Ga, Mn)As.Mộtlĩnhvực nghiên cứu khác liên quan đến phunspin từ công trình của Johnson trên các hệ kim loại. Sự phunspin từ một chất sắt từ kim loại vào trong một chất bán dẫn đã được thựchiện thành côngbởi Zhuvà cộngsự và Hanbicki và cộng sự khisử dụng Fevà GaAs.Sự phunspin từ một chất bán dẫn từ đến một chất bán dẫn không từ do nhóm của Ohnovà nhóm của Fiederlingthực hiện. Câuhỏivề việc làmthế nào để các electronphân cực spincó thể đi vào một vật liệu trong lúcduy trì sự phân cực spincủa chúnglàmột câu hỏi rất quantrọng. Phát minhhiệu ứng GMR là cái mở cánh cửa đi vào một lĩnh vực công nghệ hoàn toàn mới là magnetoelectonics(hay spintronics)trong đó sử dụngđến cả spin vàđiện tích của electron.Công nghệ nanolà một điều kiện tiên quyết cho phát minh GMR.Spintronicsđến lượt nó là lực đẩy chocác ứngdụng mới của côngnghệ nano. Lĩnh vực nghiên cứu này là mộtví dụ rõ ràngkhácthường về việc làm cách nào để khoahọc cơ bản và côngnghệ mới đan xenvàonhau vàtăng cường lẫn nhau. Phát minhGMRngay lập tức mở cánh cửa dẫn đến sự phong phú của các khả năng khoa học và công nghệ mới trongđó bao hàmảnh hưởngrấtlớn đến kỹ thuật lưu trữ dữ liệu và các bộ cảm biến từ. Hàng nghìn nhà khoa học trênthế giới hiện nayđangnghiên cứu về các hiện tượng từ điện tử học. Câu chuyện về hiệu ứng GMRlà một chứng minhrất tốt về việc làm thế nào để một phát minh khoa học hoàn toàn bất ngờ có thể sinh racác công nghệ và các sảnphẩm thươngmại hoàn toàn mới. . GIẢI NOBEL VẬT LÝ NĂM 2007 Albert Fert (1938-) PeterGrunberg (1939-) Gadolini là một chất sắttừ mà ở đó, các. Nó bao gồm một lớp kimloại không từ nằm giữa hailớp kim loại từ. Trong vật liệu từ và đặc biệt làtại giao diện giữa vật liệu từ và vật liệu khôngtừ, các electronvới các spin khác nhau bị tán xạ khác. quantâm đếnmộtlớp cácvật liệugọi là các bán kim –một khái niệm do Groot và cộngsự đưa ra.Một tính chất như thế sauđó đã được dự đoán bằng lý thuyết đối với CrO2 bởi Schwarz vào năm 1986.Tên bán kimcó nguồngốc