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Zum Tod von Peter Grünberg

Die Physik des Computerturbos

Von Manfred Lindinger
 - 21:02
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Peter Grünberg, der 2007 für die Entdeckung des „Riesenmagnetowiderstands“ mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist in der vergangenen Woche im Alter von 78 Jahren gestorben. Das teilte jetzt das Forschungszentrum Jülich mit, wo Grünberg viele Jahre tätig war. Grünbergs Entdeckung in der Grundlagenforschung gilt letztlich auch als Durchbruch der modernen Computertechnik: Sie ermöglichte es, die Speicherkapazität von Computer-Festplatten bis in den Gigabytebereich zu steigern.

Es sei, so sagte Peter Grünberg einmal, eine typische Zufallsentdeckung gewesen. Ende der achtziger Jahre experimentierte er am Institut für Festkörperforschung des Forschungszentrums Jülich mit abwechselnd angeordneten dünnen Schichten aus Eisen und Chrom. Grünberg wollte eine brennende Frage der Grundlagenforschung klären: Wie ist es möglich, dass zwei ferromagnetische Eisenfilme sich gegenseitig beeinflussen, obwohl sie durch eine dünne nichtmagnetische Chromschicht voneinander getrennt sind?

Grünberg setzte mit seinen Kollegen verschiedene Proben einem Magnetfeld aus, und die Überraschung war groß, als man den elektrischen Widerstand der dünnen Schichten bestimmte. Dieser war unter dem Einfluss des Magnetfeldes plötzlich um fast 60 Prozent gestiegen. Offenkundig floss ein wesentlich stärkerer Strom, wenn die beiden äußeren Eisenschichten dieselbe Magnetisierung aufwiesen, als wenn sie entgegengesetzt magnetisiert waren. Die gemessene Widerstandsänderung war derart hoch, dass der Effekt die Bezeichnung „Riesenmagnetowiderstand“ erhielt. Was Grünberg lange nicht wusste: Fast zur gleichen Zeit war der Franzose Albert Fert in seinem Institut an der Université Paris-Sud auf das gleiche magnetische Phänomen gestoßen.

Praktische Anwendungen schienen aber zunächst nicht möglich, denn der Riesenmagnetowiderstand trat nur bei extrem tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auf. Die Entdeckung aus Jülich und Paris stieß aber schnell auf das Interesse von Industrieforschern. Wissenschaftler am Almaden-Forschungszentrum von IBM in San José (Kalifornien) entwickelten schon bald Schichtsysteme, die den Riesenmagnetowiderstand auch bei Raumtemperatur aufwiesen.

Ein solches Schichtsystem besteht typischerweise aus einem nichtmagnetischen, aber elektrisch leitfähigen Film, der wie bei einem Sandwich von zwei ferromagnetischen Schichten umgeben ist. Die Schichtdicken betragen nur wenige Nanometer (Millionstel Millimeter).

Es reicht eine Zwei in Physik

Doch es sollte bis 1997 dauern, dass IBM den ersten Schreib-Lesekopf einer Computerfestplatte präsentierte, der auf dem von Grünberg entdeckten Phänomen beruhte. Die neue Technik löste schnell die alten Leseköpfe ab, die zum Teil noch aus Induktionsspulen bestanden. Die empfindlichen und kompakten Sensoren erlaubten nun nicht nur einen schnelleren Zugriff auf die digitalen Daten, die in Form winziger magnetischer Bereiche in die Oberfläche einer Festplatte geschrieben sind, sondern auch höhere Speicherkapazitäten. So konnte die Datendichte auf den Festplatten in kürzester Zeit um den Faktor drei auf 1,5 Milliarden Bits pro Quadratzentimeter (Gigabit) gesteigert werden. Zehn Jahre später erhielten Grünberg und Fert für ihre bahnbrechende Entdeckung den Nobelpreis für Physik.

„Peter Grünberg war nicht nur ein exzellenter Forscher, er war vor allem auch ein allseits geschätzter und beliebter Kollege“, betont das Forschungszentrum in Jülich. Bis zuletzt war der Physiker daran interessiert, was die jungen Kollegen seiner Fachrichtung im Labor machten. Immer wieder schaute er dort vorbei. Als Träger der ersten Helmholtz-Professur war er auch in der Lehre bis zu seinem Tod aktiv.

Grünberg, der am 18. Mai 1939 in Pilsen in der heutigen Tschechischen Republik geboren wurde, nach dem Krieg mit seiner Familie nach Deutschland ausgesiedelt wurde und in Frankfurt und Darmstadt studierte, galt als zugewandter Mensch, der trotz aller Termine kurz nach der Nobelpreis-Auszeichnung seine frühere Schule nicht vergaß: Er sei kein Musterschüler gewesen, sondern ein Lehrerschreck, erzählte er den Schülern im hessischen Lauterbach bei einem Besuch im Jahr 2008. Die Note zwei in Physik habe ihm völlig gereicht.

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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