Presentationstal av Professor Professor Börje Johansson, ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien, ledamot av Nobelkommittén för fysik, 10 December 2007.

Professor Börje Johansson presenterar Nobelpriset i fysik 2007 i Stockholms Konserthus. Copyright © The Nobel Foundation 2007 Photo: Hans Mehlin

Eders Majestäter, Eders Kungliga Högheter, mina damer och herrar,

Årets Nobelpris i fysik handlar om magnetism och elektricitet, nämligen hur ett yttre magnetfält kan påverka det elektriska motståndet, eller resistansen, hos en metall.

Nobelpriset i fysik ska enligt Alfred Nobels testamente delas ut för den upptäckt eller uppfinning som gjort mänskligheten den största nyttan. Albert Fert och Peter Grünberg har genom upptäckten av jättemagnetoresistansen bidragit med en uppfinning vars betydelse ingen kan betvivla. Man kan med fog säga att denna effekt är en förutsättning för den moderna IT-revolutionen.

Användandet av elektricitet hör till de tillämpningar av fysiken som genom hela den moderna historien tydligast tjänat mänskligheten.  När den brittiske fysikern Faraday i början av 1800-talet i offentliga demonstrationer gjorde sina första trevande försök rörande elektricitet åsågs han en gång av den dåvarande finansministern, Gladstone. När denne frågade om experimenten kunde leda till någon praktisk nytta svarade Faraday omedelbart: “En dag kan du beskatta detta”. Få rön torde ha glatt så många finansministrar genom tiderna som just de som hör samman med elektronens framfart.

I traditionella elektroniska tillämpningar är det elektronens laddning som utnyttjas. Men elektronen har ytterligare en egenskap, nämligen dess egenrotation, eller spinn. Med detta spinn följer ett magnetiskt moment. Elektronen är som en pytteliten magnet, som antingen pekar upp eller ned. I en så kallad ferromagnetisk metall, som järn, finns betydligt fler elektroner med magnetism uppåt än elektroner med magnetism nedåt. Därför får vi en nettoeffekt som ger järnet dess magnetiska egenskaper.

När vi sänder en elektrisk ström genom en metall eller annan ledare – oavsett om den är magnetisk eller inte – kommer elektronerna att bromsas i sin rörelse av atomära ojämnheter i materialet. Det är dessa stötar på atomär nivå som ger upphov till vad vi kallar för elektriskt motstånd, resistans. I en ferromagnetisk metall, typ järn, möter vi dock något speciellt. Resistansen för spinn upp-elektroner i järn skiljer sig från resistansen för spinn ned-elektroner. Detta innebär att resistansen i materialet kan påverkas magnetiskt.

Upptäckten, eller uppfinningen, av jättemagnetoresistansen är ett ovanligt tydligt exempel på samspelet mellan teknikutveckling och grundläggande vetenskapliga insikter. Förutsättningen för upptäckten av detta nya fenomen var den teknik som på 1980-talet utvecklats i spåren av halvledarindustrins framväxt; den gryende nanotekniken.

Peter Grünberg och Albert Fert utnyttjade båda konsten att skapa nanometertunna lager, bestående av endast några få atomskikt, för att lära sig mer om hur magnetiska material beter sig.  De upptäckte samtidigt, men oberoende av varandra, att ett yttre magnetfält kunde ge en mycket stor påverkan på det elektriska motståndet om de magnetiska lagren varvades med icke-magnetiska lager. Begreppet jättemagnetoresistans myntades för att beskriva det nya fenomenet.

Att läsa data från hårddiskar är en av jättemagnetoresistansens viktigaste tillämpningar eftersom informationen på hårddiskar lagras i form av små magnetiska områden.  Jättemagnetoresistansen kan utnyttjas i ett läshuvud som sveper över hårddisken och omvandlar den magnetiska informationen till en elektrisk ström.

Men detta är bara en av en mängd möjliga användningsområden. Jättemagnetoresistansen innebär också början på en helt ny typ av elektronik, spinntronik, där såväl elektronens spinn som dess laddning utnyttjas.

Cher Professeur Fert: votre découverte de la magnétoresistance géante a déjà transformé le monde de l’informatique et les promesses pour le futur sont importantes et nombreuses.

Lieber Herr Professor Grünberg: Ihre Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands hat bereits die Welt der Informationstechnologie verwandelt und die Verheißungen für die Zukunft sind groß.

Professor Fert and Professor Grünberg: You have been awarded the 2007 Nobel Prize in Physics for your discovery of giant magnetoresistance. It is an honour for me to convey to you the warmest congratulations of the Royal Swedish Academy of Sciences. I now ask you to step forward to receive your Nobel Prizes from the hands of His Majesty the King.