spacer.png, 0 kB
Volg Cursor via Twitter Volg Cursor via Facebook Cursor RSS feed
spacer.png, 0 kB

spacer.png, 0 kB
Cursor in PDF formaatCursor als PDF
PrintE-mail Tweet dit artikel Deel dit artikel op Facebook
Bert Koopmans, hoofd capaciteitsgroep Fysica van Nanostructuren Technische Natuurkunde
Nobelprijs natuurkunde: uitvinding leidde tot geboorte van nieuw vakgebied
De Nobelprijs voor de natuurkunde ging dit jaar naar de Fransman Albert Fert en de Duitser Peter Grünberg voor hun ontdekking van reusachtige magnetoweerstand. Waarom was hun ontdekking wetenschappelijk gezien zo belangrijk en welke gevolgen heeft hun werk gehad?

“Door de ontdekking van de reusachtige magnetoweerstand in de jaren tachtig kon de opslagcapaciteit |van harde schijven in tien jaar met een factor duizend verbeteren”, vertelt prof.dr. Bert Koopmans. “Elke consument heeft dat onbewust meegemaakt. Toen ik promoveerde, was ik heel blij met een harde schijf van vijftig megabyte. Dat is ongeveer de omvang van een tiental digitale foto’s.”
IJzer en chroom, in laagjes van enkele nanometers op elkaar gestapeld, is zeer gevoelig voor locale magnetische velden. Dit zorgt voor grote verschillen in de elektrische weerstand van het materiaal. Het verschijnsel heet ‘reusachtige magnetoweerstand’. “Reusachtig, omdat het verschil met ongelaagde metalen zo groot bleek te zijn”, legt Koopmans uit. “Elk materiaal verandert van weerstand in een bepaald magnetisch veld, maar in deze gelaagde structuur bleek de verandering in elektrische weerstand van het materiaal veel groter dan gebruikelijk. Dat maakt het materiaal geschikt voor de uitleeskoppen van harde schijven. Dat zijn sensoren die magnetische velden op de schijf vertalen naar elektrische signalen. Hoe gevoeliger de uitleeskop is, des te compacter kunnen de magnetische variaties op de harde schijf worden opgeslagen.”
“Wat, denk ik, vooral belangrijk is geweest voor de toekenning van de Nobelprijs is dat het niet bij die ene toepassing is gebleven. De ontdekking heeft geleid tot de geboorte van een heel nieuw vakgebied, de spintronica. Een elektron draait om zijn eigen as en is daardoor een klein magneetje. De spintronica maakt hiervan gebruik. Sinds de geboorte van het vakgebied buitelen de uitvindingen en nieuwe toepassingen over elkaar heen. Sinds enkele jaren is bijvoorbeeld de zogenoemde ‘magnetic tunnel junction’ in opkomst. Deze technologie werkt ook met ferromagnetische laagjes, maar dan met een isolerend laagje ertussen. Normaal zou hier geen stroom door kunnen. Als de laag echter maar een nanometer dik is, kunnen elektronen dankzij de quantummechanica toch door dat laagje ‘tunnelen’. Dit verschijnsel veroorzaakt een nog grotere magnetoweerstand dan de reusachtige magnetoweerstand en zal steeds vaker worden toegepast in harde schijven.”
“In de jaren tachtig werd het voor het eerst mogelijk om werkelijk atoomlaag voor atoomlaag netjes op elkaar te stapelen. Daardoor ontstond een heel complex gestructureerd materiaal met nieuwe magnetische eigenschappen. De onderzoeksgroep van mijn voorganger, Wim de Jonge, hield zich in het bijzonder bezig met dat magnetisme. Anderen, zoals Fert en Grünberg, stortten zich op de elektrische eigenschappen. De fysica ging dus wel een bepaalde richting op. Maar toen Fert voor het eerst zo’n sterk effect mat, heeft hij zijn hele opstelling opnieuw opgebouwd. Hij wilde elk artefact uitsluiten. Wat hij waarnam, was immers zo bijzonder, dat hij vermoedde dat het niet waar kon zijn.”
“Niemand had in die tijd kunnen voorspellen dat de ontdekking van Fert en Grünberg zo’n dynamisch vakgebied zou voortbrengen. Het is dan ook een schoolvoorbeeld van hoe volledig fundamenteel onderzoek op het gebied van de nanotechnologie binnen tien jaar kan leiden tot heel technische toepassingen.”/.


Bert Koopmans. Foto: Bart van Overbeeke