Nobel de Física. Per gravar un disc dur

El nom del premi Nobel de física d’aquest any pot, com quasi tots, espantar una mica als que no som físics. La nota de premsa de la Fundació Nobel diu que s’ha concedit el Nobel de física a dos investigadors, un francès (l'Albert Fert) i l’altre alemany (en Peter Grünberg), “pel descobriment de la Magnetoresistència Gegant”. I als diaris repeteixen que això és el que permet el funcionament dels discos durs de l’ordinador.

Per començar ja queda clar que tornem a tenir al davant un premi a un descobriment amb moltes aplicacions. No es tracta d’una teoria, potser molt important, però allunyada del dia a dia, sinó que les seves aplicacions formen part de les nostres vides. Ordinadors, iPods, reproductors MP3... tot allò que tingui un disc dur, segurament funciona gràcies a la Magnetoresistència Gegant.

Per entendre la importància n’hi ha prou amb fixar-nos en un parell de detalls que tots sabem però que normalment no tenim en compte. Un és que la informàtica funciona amb sistema binari. Un ordinador el que fa és llegir llargues seqüencies de “1” i “0”. Cada "1" o cada "0" és el que anomenem un “bit”. Molt bé, però físicament, en el disc dur de l’ordinador quina forma tenen aquests uns i aquests zeros?

Doncs inicialment era en forma de petits imants que hi havia en la pista del disc dur. Amb això vull dir zones on el material estava imantat o no. El capçal que anava llegint detectava un canvi en la resistència elèctrica en passar per sobre d’aquests imants. Aquest sistema s'anomena magnetoresistència. El problema era que les diferències en la resistència eren petites i això limitava la capacitat d’emmagatzemar informació.

Però als anys 90, aquests investigadors, per separat, van notar un fet molt curiós. Van preparar un material fet apilant capes d’elements conductors i no-conductors d’uns pocs àtoms de gruix. El cas és que les capes conductores eren com imants que podien estar posats apuntant a la mateixa direcció, o bé en direccions oposades. Doncs aquesta diferència resultava en uns canvis en la resistència enormes. Per això el nom de Gegant.

La gràcia està en imaginar els electrons com petits imants que també poden estar orientats en dos direccions. Quan passen corrents per una capa que està imantada en la mateixa direcció que ells, corren sense problemes, però si l’electró i la capa estan en direccions oposades es barallaran i correran poc (la resistència serà alta). Com que els electrons estan meitat en una direcció i meitat en altra, els que no es frenin en una capa es frenaran a la següent... a no ser que orientem totes les capes en la mateixa direcció. Aleshores, la meitat dels electrons podrà córrer lliurement i la resistència disminueix moltíssim!

De manera que cada bit del disc dur del nostre ordinador és una zona en la que les fines capes de que està fet estan imantades en direccions o bé alternades o bé paral·leles. Això serà un “1” o un “0”. I el lector el que detecta són els canvis en la resistència quan passa per sobre.

I aquí va tenir lloc un raonament molt simple. Si els canvis en la resistència eren 100 vegades més grans que abans, el que va passar és que es podien fer discos durs posant “imants” 100 vegades més petits, de manera que la capacitat del disc augmentava 100 vegades.

Per això la capacitat dels ordinadors segueix augmentant sense parar. No és únicament perquè la tecnologia cada vegada disposi de mètodes més acurats (que també). Sobretot és que es van aplicant nous fenòmens físics a mida que es van descobrint. En realitat ara ja són aplicacions de la nanotecnologia, que sona com a ciència del futur però que, de fet, ja la teniu incorporada a l’ordinador en que llegiu això.

I això no acaba aquí amb la Magnetoresistència gegant, perquè ja es parla de la Magnetoresistència Colossal!!