阿爾貝·費爾

費爾在獲得諾貝爾獎之前已經取得多種獎項，包括1994年獲美國物理學會頒發的新材料國際獎，1997年獲歐洲物理協會頒發的歐洲物理學大獎，以及2003年獲法國國家科學研究中心金獎。

阿爾貝·費爾(4張)

早在1988年，費爾和格林貝格爾就各自獨立發現了這一特殊現象：非常弱小的磁性變化就能導致磁性材料發生非常顯著的電阻變化。那時，法國的費爾在鐵、鉻相間的多層膜電阻中發現，微弱的磁場變化可以導致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍，他把這種效應命名為巨磁阻效應（Giant Magneto-Resistive，GMR）。有趣的是，就在此前3個月，德國優利希研究中心格林貝格爾教授領導的研究小組在具有層間反平行磁化的鐵/鉻/鐵三層膜結構中也發現了完全同樣的現象。

所謂巨磁阻效應，是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現象。巨磁阻是一種量子力學效應，它產生於層狀的磁性薄膜結構。這種結構是由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成。當鐵磁層的磁矩相互平行時，載流子與自旋有關的散射最小，材料有最小的電阻。當鐵磁層的磁矩為反平行時，與自旋有關的散射最強，材料的電阻最大。上下兩層為鐵磁材料，中間夾層是非鐵磁材料。鐵磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁場控制的，因而較小的磁場也可以得到較大電阻變化的材料。

眾所周知，計算機硬盤是通過磁介質來存儲信息的。一塊密封的計算機硬盤內部包含若干個磁盤片，磁盤片的每一面都被以轉軸為軸心、以一定的磁密度為間隔劃分成多個磁道，每個磁道又被劃分為若干個扇區。

磁盤片上的磁塗層是由數量眾多的、體積極為細小的磁顆粒組成，若干個磁顆粒組成一個記錄單元來記錄1比特（bit）信息，即0或1。磁盤片的每個磁盤面都相應有一個磁頭。當磁頭“掃描”過磁盤面的各個區域時，各個區域中記錄的不同磁信號就被轉換成電信號，電信號的變化進而被表達為“0”和“1”，成為所有信息的原始譯碼。

最早的磁頭是採用錳鐵磁體制成的，該類磁頭是通過電磁感應的方式讀寫數據。然而，隨着信息技術發展對存儲容量的要求不斷提高，這類磁頭難以滿足實際需求。因為使用這種磁頭，磁致電阻的變化僅為1%～2%之間，讀取數據要求一定的強度的磁場，且磁道密度不能太大，因此使用傳統磁頭的硬盤最大容量只能達到每平方英寸20兆位。硬盤體積不斷變小，容量卻不斷變大時，勢必要求磁盤上每一個被劃分出來的獨立區域越來越小，這些區域所記錄的磁信號也就越來越弱。

1997年，全球首個基於巨磁阻效應的讀出磁頭問世。正是藉助了巨磁阻效應，人們才能夠製造出如此靈敏的磁頭，能夠清晰讀出較弱的磁信號，並且轉換成清晰的電流變化。新式磁頭的出現引發了硬盤的“大容量、小型化”革命。如今，筆記本電腦、音樂播放器等各類數碼電子產品中所裝備的硬盤，基本上都應用了巨磁阻效應，這一技術已然成為新的標準。

阿爾貝·費爾和彼得·格林貝格爾所發現的巨磁阻效應造就了計算機硬盤存儲密度提高50倍的奇蹟。單以讀出磁頭為例，1994年，IBM公司研製成功了巨磁阻效應的讀出磁頭，將磁盤記錄密度提高了17倍。1995年，宣佈製成每平方英寸3Gb硬盤面密度所用的讀出頭，創下了世界記錄。硬盤的容量從4GB提升到了600GB或更高。

目前，採用SPIN-VALVE材料研製的新一代硬盤讀出磁頭，已經把存儲密度提高到560億位/平方英寸，該類型磁頭已佔領磁頭市場的90%～95%。隨着低電阻高信號的TMR的獲得，存儲密度達到了1000億位/平方英寸。

2007年9月13日，全球最大的硬盤廠商希捷科技（Seagate Technology）在北京宣佈，其旗下被全球最多數字視頻錄像機（DVR）及家庭媒體中心採用的第四代DB35系列硬盤，現已達到1TB（1000GB）容量，足以收錄多達200小時的高清電視內容。正是依靠巨磁阻材料，才使得存儲密度在最近幾年內每年的增長速度達到3～4倍。由於磁頭是由多層不同材料薄膜構成的結構，因而只要在巨磁阻效應依然起作用的尺度範圍內，未來將能夠進一步縮小硬盤體積，提高硬盤容量。

除讀出磁頭外，巨磁阻效應同樣可應用於測量位移、角度等傳感器中，可廣泛地應用於數控機牀、汽車導航、非接觸開關和旋轉編碼器中，與光電等傳感器相比，具有功耗小、可靠性高、體積小、能工作於惡劣的工作條件等優點。目前，我國國內也已具備了巨磁阻基礎研究和器件研製的良好基礎。中國科學院物理研究所及北京大學等高校在巨磁阻多層膜、巨磁阻顆粒膜及巨磁阻氧化物方面都有深入的研究。中國科學院計算技術研究所在磁膜隨機存儲器、薄膜磁頭、MIG磁頭的研製方面成果顯著。北京科技大學在原子和納米尺度上對低維材料的微結構表徵的研究及對大磁矩膜的研究均有較高水平。

2007年，科學界的最高盛典—瑞典皇家科學院頒發的諾貝爾獎揭曉了。本年度，法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家彼得·格林貝格爾因分別獨立發現巨磁阻效應而共同獲得2007年諾貝爾物理學獎。

在與委員會進行的電話會議中，費爾表示自己非常高興能獲獎，並第一時間向自己的家人和學校表示了感謝，“這對我自身、我的家庭和學校都是一種榮譽，我要極大地感謝他們。”同時，他還表示克魯伯格是他一直很欽佩的一個人，他們之間有着長久的友誼，並對他的獲獎表示了祝賀。

在獲悉得獎後，另一位物理學家克魯伯格的激動難以言表：“獲獎真棒，雖然我感覺這應該是水到渠成的，但對我真的是個驚喜。此前我對自己充滿信心，因為我知道我已經進入了候選人名單。”

在被問到此前是否預料到自己會獲獎，他回答説：“可以説有，也可以説沒有。”

而這也不是他們首次獲獎。今年1月，他們兩人已經因為這個發現在日本獲過獎，這是他們第二次同時獲獎。

對於他們兩人的獲獎，許多業內專家都發表了一致的看法：實至名歸。

美國物理研究所發言人、物理學家菲力·舍維對他們充滿了溢美之辭，並表示這個獎項是偉大的物理學和無數次實際運用的完美結合。

“難以置信，在一個硬幣大小的盒子中滿載乾坤，內部存放着幾十億字節的信息。這個大大改變了人們的日常生活。現在很多人同時擁有多個硬盤，有的甚至更多，也許5、6個。”舍維説。

美國《物理世界》雜誌主編馬丁·多萊尼形容他們獲獎是天經地義。“許多人猜測他們將是獲獎人選，而他們也真正做到了眾望所歸。”他説，“很高興看到，這次的獎項頒給了在實際操作層面上有所貢獻的人。這表示人們對知識運用的重視，而不是僅僅停留在瞭解現象的階段。這個發現的確影響和方便了人們的日常生活。”

據悉，他們將分別獲得一枚金質獎章和一本證書，並分享約153萬美金的獎金。

兩位科學家在得知獲獎後分別對媒體發表了簡短的獲獎感言。阿爾貝·費爾在接受電話採訪時説：“我受寵若驚，非常感動，我為能夠與彼得·格林貝格爾共享這一獎項而興奮不已。我們剛剛交談過。我們總是很好地交換我們的研究結果。”

彼得·格林貝格爾在接受瑞典電台採訪時説：“有人告訴我，如果有從斯德哥爾摩來的電話，那隻能是諾貝爾獎（通知）。”他説，“正有一大羣人站在我門外”，他打算跟他們“來一杯香檳”。