I giganti del nanotech

Il premio Nobel per la fisica va al tedesco Peter Grünberg e al francese Albert Fert per la scoperta dell’effetto di magnetoresistenza gigante (Gmr) nel 1988. I loro studi, condotti indipendentemente, hanno portato alla tecnologia che permette oggi la miniaturizzazione dei supporti per i dati informatici e che rappresentano una delle più importanti applicazioni delle nanotecnologie.

Alcuni materiali mostrano una variazione della conducibilità elettrica in presenza di un campo magnetico esterno, fenomeno che prende il nome di magnetoresistenza. Il Gmr è l’effetto elettromagnetico per cui, in questi materiali, piccoli cambiamenti del campo magnetico portano a variazioni molto grandi nella resistenza elettrica. Il Gmr era sconosciuto fino al 1988 e fu scoperto grazie a una tecnica sviluppata durante gli anni Settanta, utilizzata per produrre strati molto fini di differenti materiali. Se l’effetto è in atto, infatti, le strutture prodotte risultano composte da strati spessi appena pochi atomi (motivo per cui la scoperta della Gmr è anche considerata quella che ha reso possibile le prime applicazioni delle nanotecnologie).

Un sistema che sfrutta questo effetto è stato utilizzato nell’ultimo ventennio per convertite in segnali elettrici i dati registrati magneticamente su di un supporto informatico (hard disk).
Nel 1997 fu lanciato sul mercato il primo sensore (o testina) basato sull’effetto di magnetoresistenza gigante, che divenne in breve tempo la tecnologia standard. Anche le moderne tecnologie usate oggi nei portatili e in alcuni lettori musicali non sono che uno sviluppo di quelle ricerche di base che hanno portato Grünberg e Fert al Nobel.

Gli hard disk immagazzinano informazioni sotto forma di microscopiche aree magnetizzate secondo differenti direzioni. Le informazioni sono recuperate grazie alla testina che procede a una scansione del disco e registra i cambiamenti di polarità magnetica. Più piccolo e compatto è il supporto e più piccola e debole sarà la singola area magnetica, oltre che più densa di dati, e la testina dovrà essere, di conseguenza, molto sensibile per poterli rilevare. Una testina basata sull’effetto Gmr può convertire cambiamenti magnetici impercettibili in grandi differenze nelle resistenze elettriche, che si traducono in variazioni della corrente elettrica emessa dalla testina stessa. Queste variazioni di corrente rappresentano gli “1” e gli “0” del linguaggio binario utilizzato in informatica.
L’effeto Gmr  ha aperto la strada anche alle ricerche nel campo della spintronica, l’elettronica basata sullo spin degli atomi che, avendo due soli possibili valori, si presta come codice binario, in sostituzione della modulazione della carica elettrica. (t.m.)