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Nobelpreis für deutschen Physiker : Weg zu „großen“ Festplatten geebnet

  • Aktualisiert am

Neu auf der Liste deutscher Nobelpreisträger: Peter Grünberg Bild: dpa

Für die Entdeckung des sogenannten Riesenmagnetwiderstands sind der Deutsche Peter Grünberg und der Franzose Albert Pert mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden. Durch ihre Entdeckung gelang es, die Speicherkapazität von Computer-Festplatten deutlich zu vergrößern.

          Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an den Deutschen Peter Grünberg und den Franzosen Albert Fert. Sie teilen sich die höchste Auszeichnung ihres Faches für die Entdeckung eines Magneteffekts, der günstige Festplatten mit riesigem Fassungsvermögen möglich macht. Das teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm mit. Die höchste Auszeichnung für Physiker ist in diesem Jahr mit umgerechnet 1,1 Millionen Euro (10 Millionen Schwedischen Kronen) dotiert.

          Grünberg (68) und Fert (69) hatten das Phänomen namens Riesen-Magnetwiderstands (kurz: GMR für den englischen Begriff „Giant Magneto Resistance“) 1988 unabhängig voneinander entdeckt. Dieses Ergebnis reiner Grundlagenforschung hat sich seither zu einem Milliardenmarkt entwickelt. Die damit möglich gewordenen Festplatten finden sich in handelsüblichen PCs, MP3-Spielern oder digitalen Videorekordern. „Alle, die mit einem Laptop herumlaufen, sollten Grünberg und Fert äußerst dankbar für ihre Entdeckung sein“, kommentierte Börje Johansson, Mitglied des schwedischen Physik-Nobelkomitees, die Forschungsergebnisse der neuen Preisträger.

          Erste tatsächliche Anwendung der Nanotechnik

          So „riesig“ der magnetische Widerstand sein mag, so klein sind die Strukturen, in denen der Effekt auftritt. Für seine Versuche benutzte Grünberg magnetische Stoffe wie Eisen oder Kobalt, die er durch eine extrem dünne Schicht aus nichtmagnetischem Material wie Chrom oder Kupfer trennte. Nur wenige Lagen Atome, in einer Dicke von Nanometern, machen die Zwischenschicht aus.

          Je nach Dicke der Zwischenschicht reagieren die beiden äußeren magnetischen Schichten des „Sandwichs“ unterschiedlich zueinander. So weisen sie in einem Fall dieselbe Ausrichtung des Magnetfeldes aus, bei einer anderen Dicke jedoch eine umgekehrte, antiparallele Ausrichtung. Letzteres hat eine Auswirkung auf den elektrischen Widerstand des Materials: Er kann bis zu doppelt so groß werden. Schwache äußere Magnetfelder können diesen Effekt aufheben, so dass der Widerstand wieder sinkt.

          Erste echte Anwendung der Nanotechnik

          Dieses Phänomen wurde dazu ausgenutzt, um aus den Schichtstrukturen einen hochempfindlichen Sensor für Magnetfelder zu entwickeln, wie sie beispielsweise zur Speicherung von Daten auf Computer-Festplatten benutzt werden. Kleinste Einheiten des Speichermediums können auf diese Weise ausgelesen werden. Die technische Folge: Seit Mitte der neunziger Jahre konnte die Speicherkapazität von PC-Festplatten deutlich erhöht werden. Inzwischen gibt es Modelle, die 1000 Gigabyte (ein Terrabyte) speichern können. Die Technik gilt als erste wirkliche Anwendung der Nanotechnik.

          Grünberg arbeitete bis zu seinem Ruhestand 2004 am Forschungszentrum Jülich bei Aachen, Fert hat eine Professur der Université Paris-Sud. Beide sind immer wieder gemeinsam mit hochrangigen Preisen ausgezeichnet worden, zuletzt mit der Stern-Gerlach-Medaille der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und von Kaiser Akihito mit dem „Japan Prize“.

          „Ihm sitzt der Schalk im Nacken“

          Auf dem Klima-Symposium in Potsdam zeigte sich Theodor W. Hänsch, Physik-Nobelpreisträger von 2005, wenig überrascht über die Entscheidung des Nobel-Komitees: „Das erste, was mir eingefallen ist, ist, dass man in der Physik offenbar mit einiger Treffsicherheit ahnen kann, wer es wird. Schön, dass der Preis wieder nach Europa und Deutschland gegangen ist, das heißt für mich, dass ich jetzt hoffentlich ein wenig Entlastung beim Beantworten von Fragen bekomme. Peter Grünberg war auf jeden Fall ein Kandidat, bei man sagen konnte, da können alle zustimmen, denn seine Entdeckung ist technisch ungemein bedeutsam.“

          Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, sagte: „Ich bin natürlich begeistert. Wir hatten ehrlich gesagt schon länger gehofft, dass es dazu mal kommen würde, weil Grünberg in den vergangenen Jahren viele international wichtige Preise wie den israelischen Wolf-Preis und den Japan-Preis gewonnen hat. Achtzig Prozent der Wolf-Preisträger bekommen dann auch mal den Nobelpreis. Grünberg ist ein ganz bescheidener, zurückhaltender Forscher, aber ihm sitzt auch ein bisschen der Schalk im Nacken.“

          Seit einiger Zeit als Kandidat gehandelt

          Grünberg selbst hat gelassen auf den Erhalt der weltweit bedeutendsten Wissenschaftsauszeichnung reagiert. „Ich bin ja schon seit einiger Zeit als Kandidat gehandelt worden. Da wird man zu einer gewissen Erwartung erzogen“, sagte er am Dienstag im Forschungszentrum Jülich. Es sei nicht der erste, aber der bedeutsamste Preis, den er erhalten habe. „Die Auswirkungen des Nobelpreises werden sich erst in den kommenden Monaten zeigen“, sagte der Wissenschaftler.

          Auf die Frage, ob es sich lohne, in Deutschland zu forschen, sagte Grünberg: „Ja, auf jeden Fall.“ Zwar sei seine Entwicklung anfänglich von deutschen Firmen nicht sehr beachtet worden. Dies habe sich aber inzwischen geändert. Mit dem großen Erfolg seiner Erfindung habe er „in gewisser Weise schon“ gerechnet, „sonst hätten wir es nicht zum Patent angemeldet“. Es erfülle ihn „mit Genugtuung zu sehen, dass das auch gebraucht wird“.

          Chemie-Preisträger folgen am Mittwoch

          Am Montag war drei Forschern aus Großbritannien und den Vereinigten Staaten schon der Medizin-Nobelpreis 2007 zuerkannt worden. Der Brite Martin Evans und seine amerikanischen Kollegen Mario Capecchi und Oliver Smithies hatten ein revolutionäres Verfahren entwickelt, das die gezielte Erzeugung von Versuchsmäusen mit menschlichen Krankheiten für die medizinische Forschung ermöglicht. (siehe: Medizin-Nobelpreis 2007: Maßgeschneidertes Erbgut beflügelt die Phantasie).

          Am Mittwoch werden die Träger des Chemie-Nobelpreises benannt. Die feierliche Überreichung der Auszeichnungen findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel.

          Die Physik-Nobelpreisträger seit 1997

          Der Physik-Nobelpreis wird seit 1901 vergeben. Die erste Auszeichnung erhielt der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen für die Entdeckung der „X-Strahlen“, der später nach ihm benannten Röntgenstrahlen. Die Preisträger der vergangenen zehn Jahre waren:

          2006 John C. Mather und George F. Smoot (beide Vereinigte Staaten) für den Nachweis winziger Temperaturschwankungen in der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung, dem „Echo des Urknalls“.

          2005 Roy J. Glauber (Vereinigte Staaten) für Grundlagen der Quantenoptik sowie John L. Hall (Vereinigte Staaten) und Theodor W. Hänsch (Deutschland) für die Entwicklung einer Laser-basierten Präzisionsmesstechnik für Lichtfrequenzen.

          2004 David J. Gross, H. David Politzer und Frank Wilczek (alle Vereinigte Staaten) für Erkenntnisse zur Kraft zwischen den kleinsten Materieteilchen im Atomkern, den Quarks.

          2003 Alexej Abrikosow (Vereinigte Staaten und Russland), Vitali Ginsburg (Russland) Anthony Leggett (Vereinigte Staaten und Großbritannien) für bahnbrechende Arbeiten zu Supraleitern und Supraflüssigleiten.

          2002 Raymond Davis (Vereinigte Staaten), Masatoshi Koshiba (Japan) und Riccardo Giacconi (Vereinigte Staaten) für die Entdeckung kosmischer Röntgenstrahlen und Neutrinos.

          2001 Wolfgang Ketterle (Deutschland), Eric A. Cornell (Vereinigte Staaten) und Carl E. Wieman (Vereinigte Staaten) für die Erschaffung des Bose-Einstein-Kondensats, der fünften Erscheinungsform der Materie neben fest, flüssig, gasförmig und dem Plasma.

          2000 Herbert Kroemer (Deutschland), Zhores Alferow (Russland) und Jack Kilby (Vereinigte Staaten) für die Herstellung integrierter Schaltkreise und des Halbleiter-Lasers.

          1999 Gerardus 't Hooft und Martinus J.G. Veltman (beide Niederlande) für ihre Beiträge zur Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung.

          1998 Robert B. Laughlin (Vereinigte Staaten), Horst L. Störmer (Deutschland) und Daniel C. Tsui (Vereinigte Staaten) für die Entdeckung einer neuen Art von Quantenflüssigkeit.

          1997 Steven Chu (Vereinigte Staaten), William C. Phillips (Vereinigte Staaten), Claude Cohen- Tannoudji (Frankreich) für neue Methoden zum Kühlen und Einfangen von Atomen mit Laserstrahlen.

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