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Riesenmagneto-Widerstandseffekt: Wie der GMR-Effekt Festplatten verbessert

Der von den Physiknobelpreisträgern Peter Grünberg und Albert Fert 1988 entdeckte Riesenmagneto-Widerstandseffekt (GMR, "Giant Magneto Resistance") hat die Leistungsfähigkeit von Computerfestplatten deutlich erhöht und die heute üblichen Speicherkapazitäten von vielen Gigabyte erst möglich gemacht.

Eine Festplatte speichert Informationen auf einer rotierenden Scheibe, deren Oberfläche mit magnetischem Material beschichtet ist. Dabei werden die Daten in digitaler Form - also als Abfolge von Nullen und Einsen - in kleinen magnetischen Einheiten abgelegt. Eine Magnetisierung einer solchen Einheit in eine Richtung wird dabei als "1" betrachtet, die entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung als "0".

Abgerufen werden die gespeicherten Daten mit dem Lesekopf, der an einem Arm ganz dicht über der rotierenden Scheibe schwebt. Ein Lesekopf, der den GMR ausnutzt, besteht aus drei Schichten: zwei magnetischen, die durch eine nichtmagnetische Schicht getrennt sind. So ein Lesekopf ist viel kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares, die Trennschicht ist nur wenige Atomlagen dick.

Eine der beiden Schichten hat die Eigenschaft, dass sich ihre Magnetisierungrichtung sehr einfach umdrehen lässt, während die andere ihre Richtung konstant beibehält. Die Schicht mit der variablen Magnetisierungsrichtung wird während des Lesevorgangs von den auf der Platte gespeicherten Daten beeinflusst. Wenn eine "1" vorbeischwirrt, gibt es einen Impuls für die eine Richtung, kommt eine "0" eben in die andere.

Widerstand ist hilfreich

Und nun kommt der Auftritt des Riesenmagneto-Widerstandseffekts: Durch den ganzen Lesekopf - also die zwei Magnetschichten, die durch eine nichtmagnetische getrennt sind - fließt Strom, dessen Stärke sich messen lässt. Wechselt die variable Schichte ihre Magnetisierungsrichtung, dann verändert sich der Widerstand des Lesekopfes. Haben die beiden magnetischen Schichten eine unterschiedliche Magnetisierungsrichtung, ist der Widerstand höher - die Strömstärke sinkt - als wenn beide dieselbe Richtung ausweisen. Dieses Phänomen - das Wechseln des Stromwiderstandes in Abhängigkeit von der Magnetisierungsrichtung - ist der Riesenmagneto-Widerstandseffekt, den Grünberg und Fert entdeckt haben. Sind die Magnetisierungsrichtungen entgegengesetzt, wird der Elektronenfluss innerhalb des Materials behindert, was zum Ansteigen des Widerstands führt. (Mehr zu den quantenmechanischen Hintergründen des GMR erklärt ein gut verständliches Video auf der Website des Forschungszentrums Jülich).

Die vom wechselnden Widerstand beeinflussten Stromstärken lassen sich messen, sie geben so die Einsen (starker Strom) und Nullen (schwacher Strom) der Daten wieder. Die Kräfte, die beim GMR wirken, sind so gering, dass auch sehr schwache Magnetfelder den Wechsel der Magnetisierungsrichtungen herbei führen und die Schwankungen der Stromstärke auslösen können. Aufgrund dessen ließ sich die Größe der Speichereinheiten (und damit ihr Magnetfeld) auf einer Festplatte massiv verkleinern, sodass immer größere Datenvolumen der zur Verfügung stehenden Fläche untergebracht werden können.

Ralf Sander
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kann man sich gegen eine maßnahme vom jobcenter wehren?
hallo. ich bin quasi arbeitsunfähig seit meinem 18ten lebensjahr. ich wiege 200 kg und habe eine betreuung weil ich sonst gar nichts schaffen würde. sie bringt mich zu terminen und begleitet mich zu arzt besuchen. das einzige was ich noch alleine kann ist einkaufen und das auch nur weil es nunmal lebensnotwendig ist ,jedoch bin ich danach total erschöpft und fertig.ich kann keine 200 meter mehr laufen.und mal ganz abgesehen von meiner körperlich verfassung leide ich seit meiner kindheit an starken depressionen,borderline,panikattacken,einer traumatischen belastungsstörung und angstzuständen. ich bin demnach körperlich sowie auch psychisch ziemlich fertig. gestern war ich beim amtsarzt zur begutachtung sowie auch einmal vor 2 jahren. und die ärztin sagt mir ernsthaft,das es zumindest köperlich nicht ausreichen würde das ich weiterhin krank geschrieben werden kann und sagte,das eine maßnahme sicherlich gut sein kann.und das obwohl ich bereits sagte,das ich körperlich unfähig bin irgendwas alleine zu schaffen und ,meine betreuerin mich überallhin begleiten muss.(ich habe kein auto)ich bin vollkommen entsesetzt und habe nun angst das sie mich in eine maßnahme stecvken welche ich einfach nicht schaffe und sie mir dann das minum an geld nehmen welches ich bekomme und ich dann verhungernd und auf der starße leben muss,eben weil es ein ding der unmöglichkeit für mich darstellt.kann man sich da irgendwie wehren?sie sagt sie findet ich sei zu jung um berentet zu werden (28).ich habe gerade wirklich angst.kann man einen menschen zwingen etwas für ihn unmögliches zu tun?ich hab das gefühl die wollen irgendeine quote erfüllen und solange man die arme bewegen kann,ist man arbeitsfähig...hilfe :(