2007年度的诺贝尔物理学奖已经揭晓
2007年度诺贝尔化学奖揭晓
２００７年度诺贝尔化学奖揭晓
斯德哥尔摩消息，德国科学家格哈德·埃特尔因为在表面化学研究领域的开拓性贡献获得诺贝尔化学奖。
他的研究对于从肥料到使汽车更加环保的产业来说非常宝贵。
这些实验耗资巨大，因为它们需要在完全无污染，能够将单层原子和分子涂到纯净表面上的实验室中进行。
埃特尔的成果是构建了一种循序渐进的方法，逐渐勾勒出表面化学反应的完整景象。
评审委员会在表彰词中写道：“这门学科对化学工业很重要，可以帮助我们理解各种化学过程，如为什么铁会生产锈，燃料电池和汽车中的催化剂如何工作等。
”“埃特尔在细致描述化学反应如何在表面发生方面取得了成功，从而以此方式奠定了现代表面化学的基础。
”
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百年诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响
诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响摘要：诺贝尔奖是根据瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱所设立的奖项，包括的奖项有和平奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖、物理学奖，旨在奖励那些曾赋予人类最大利益的人。
诺贝尔物理学奖从1901年开始颁发至今已有百余年的历史，目前它已成为国际上最具影响力及权威性的科学奖项。
本文简要介绍了诺贝尔的生平及诺贝尔奖的由来，着重论述了诺贝尔物理学奖对现代科技的影响，由诺贝尔物理学奖的颁发预测了21世纪物理学的发展趋势，揭示了诺贝尔物理学奖颁发的启示。
关键词: 诺贝尔物理学奖现代科技发展趋势启示第一章诺贝尔生平及诺贝尔奖概述1.1 诺贝尔生平阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel），是19世纪著名的化学家，1833年10月21日出生于瑞典首都斯德哥尔摩。
就在诺贝尔出生前一年，一场火烧毁了他的家，全家只好靠借债度日，父亲为了躲债，单身离家出走，幸好由母亲把家务全部担当下来。
诺贝尔凄苦的童年生活使他身体虚弱、性格内向。
诺贝尔8岁上学，仅读了一年就辍学了，这是他一生唯一的一次接受学校教育。
诺贝尔父亲是一位很有才干的机械师，后来他父亲发明的机械在俄国受到欢迎，家境开始好转，在1842年，诺贝尔9岁时全家迁居俄国彼德堡。
由于语言不通，诺贝尔和两个哥哥都进不了当地的学校，只得请家庭教师教他们学习外语和自然科学。
由于诺贝尔的勤奋学习，他的学识不亚于他的两个哥哥，深得教师和父亲的喜爱。
过了不久，诺贝尔的哥哥要回瑞典，诺贝尔也只好停止学业，他就到父亲开办的工厂当助手。
诺贝尔把工厂当大学，努力学习生产理论和生产技能。
为了扩大诺贝尔的视野，使他能学到先进的科学知识和技术，1850年他父亲让他出国进行旅行学习。
两年中，他去过德国、法国、意大利和美国，由于诺贝尔善于观察，认真钻研，知识积累迅速，所以在两年后回俄国时，他已经是一位精通几国语言和受过科学训练的学者。
2007年诺贝尔生理学或医学奖简介
・诺贝尔奖工作回顾・小鼠基因修饰基本原理及其在医学研究中的应用———2007年诺贝尔生理学或医学奖及其相关工作介绍汤富磊1 冯 娟2(1北京大学精神卫生研究所,北京100083;2北京大学医学部生理学与病理生理学系,北京100083) 2007年10月8日,瑞典皇家卡罗琳医学研究院诺贝尔生理学或医学奖评审委员会宣布,美国科学家Mari o R .Capecchi 、O liver S m ithies 和英国科学家Martin J.Evans 在“涉及使用胚胎干细胞进行小鼠特定基因修饰方面的一系列突破性发现”[1]而获得2007年度诺贝尔生理学或医学奖(图1)。
图1 2007年度诺贝尔生理学或医学奖获得者Mari o R.Capecchi 1937年出生于意大利。
1967年获哈佛大学生物物理学博士学位,长期担任美国犹他大学人类遗传学和生物学教授,同时在霍华德2休斯医学研究所(Howard 2Hughes Medical I nstitute )工作。
O liver S m ithies 1925年出生于英国。
1951年获牛津大学生物化学博士学位,现在美国北卡罗来纳大学教会山分校工作。
Mari o R.Capecchi 和O li 2ver S m ithies 分别独立地发现了利用两段DNA 片段的同源重组可以对哺乳动物基因组进行可控的基因修饰。
Martin J.Evans1941年出生于英国,1963年从剑桥大学毕业后进入伦敦学院解剖与胚胎系攻读博士学位。
现在英国加的夫大学担任哺乳动物遗传学教授。
1981年,Evans 从小鼠胚胎中成功地分离出未分化的胚胎干细胞,这些细胞是生物成体所有细胞的来源。
他还建立了一系列基本技术,包括对胚胎干细胞进行细胞培养、遗传操作,以及将遗传改造过的胚胎干细胞转入代孕母鼠体内以产生经遗传操作的后代。
上述三位科学家的工作,使人们可以在哺乳动物的生殖细胞中进行特定的基因改造,并繁殖出成功表达这种新基因的后代。
巨磁电阻引发硬盘的高速发展——2007年诺贝尔物理学奖简介
费 尔 （ ｌｅｔ ｅｔ 和德 国 物 理学 家 彼得 ・格 伦 贝格 （ ｅｅ ｉ ｂｒ ） 这 是 在 铁 磁 和 非 磁 薄 膜 交替 组成 的 人 工 薄 Ａ ｂ ｒ Ｆ ｒ） Ｐ ｔｒＧｒ ｎ ｅｇ 。 ｉ
膜 材 料 中观 察 到 的 。多 年 以来 。 们 曾经 致 力于 探 索 这 类 系 统 中 基 础 的 间 接 交 换 作 用 。ＧＭＲ效 应 的 应 用 革 新 了硬 人 盘 中 读取 数 据 的技 术 。 使硬 盘 在 过 去十 年 高 速发 展 。 １ ８ ９ ８年发 现 的 ＧＭＲ效 应 导 致 新 的 自旋 电子 学 的创 立。 在 主 流 的 电子 学 中 。 子 自旋 的 作用 被 忽 略 了。 可是 进 展 表 明在 数 据 存储 和 处 理领 域 。 电 电子 自旋 的 作用 前 程远 大 。
学奖。
的三 明治 薄 膜 都 是 多 晶 体 。格 伦 贝 格 和 很 多 研 究 者 一
样， 并没 有 特 别 的发 现 。
ＧＭＲ效 应 被 发现 十 年 以后 的 １９ ９ ７年 ，ＢＭ 公 司 在 Ｉ
网站 上宣 布 ， 首次 采 用 ＧＭＲ效 应 的 硬盘 开 始 推 向市 场 ， 它 具 有 １ ． 比特 存 储 量 ， 题 称 “ 于 Ｉ ６ ８Ｇ 标 对 ＢＭ 的研 究 而言这 １ ０年 等于 一 场 革命 ” 。事 实 的 确 如此 ， 下来 的 接 十 年 ， 盘 的存储 密 度 几 乎 每 年 翻 一 番 。提 升 密 度 的 同 硬 时， 硬盘 体 积 也 随之 大 大 减小 。硬 盘 还在 个 人便 携 式 多 媒 体 播放 器 上 广 泛 使 用 。美 国苹 果 公 司 推 出 的 ｉ ｏ Ｐ ｄ多 媒 体播 放 器 轰 动一 时 。它 的新 一代 产 品 容 量 已 高 达 ２ ０ ０ Ｇ 比特 ， 即使 用 来 看 高 清 晰 电 影 ， 个 存 储 空 间也 绰 绰 这
自旋极化的电流——2007年度诺贝尔物理学奖评述
（ＧＭＲ）．Ｔｈｉｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｔｈｉｎ—ｆｉｌｍ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｆｅｒｒｏｍａｇ－
ｎｅｔｉｃ ａｎｄ ｎｏｎｍａｇｎｅｔｉｃ ｌａｙｅｒｓ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｑｕａｎｔｕｍ ｓｐｉｎ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｔｈａｔ ａｒｉｓｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｐｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｒｉｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＧＭＲ ｈａｖｅ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｒｅｔｒｉｅｖｉｎｇ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｓｅｅｎ ｕｎｐｒｅｃｅｄｅｎｔｅｄ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐａｓｔ ｔｅｎ
２００７—１１—１５收到 ｝ Ｅｍａｉｌ：ｗｙｌａｉ＠ａｐｈｙ．ｉｐｈｙ．∞．ｃｎ
３６卷（２００７年）１２期
万方数据
ｈａｐ：Ｉｌｗｗｗ．ｗｕｌｉ．∞．ｃｎ
·８９７·
特约专稿
瑞典诺贝尔奖委员会还指出：“巨磁电阻效应 的发现打开了一扇通向新技术世界的大门——自旋 电子学．这里，将同时利用电子的电荷以及自旋这两 个特性．”ＧＭＲ作为新的自旋电子学的开端具有深 远的科学意义．电子除了电荷以外，还具有自旋角动 量．这一重大发现已经过去８０多年了．过去处理自 旋的方式着重于在外磁场或磁体中自旋矢量取向的 变化；自旋是局域在固体原子上的．另一方面，传统 的电子学是以电子电荷移动为基础的．在主流电子 学中，电子自旋往往被忽略了．但是，新的巨磁电阻 效应表明，电子自旋对于电流的影响非常强烈．所 以，电子的电荷与自旋角动量两者都可能载运信息． 这就是新的白旋电子学（ｓｐｉｎｔｒｏｎｉｃｓ）的主旨．我们期 待着它将为科学和技术带来更广阔的应用前景．
2007年度诺贝尔化学奖获得者简介
2007年度诺贝尔化学奖获得者简介张卓勇 朱若华(首都师范大学化学系,北京 100037)摘要最近诺贝尔奖委员会公布了2007年诺贝尔化学奖获奖人,德国科学家格哈德#埃特尔(Gerhard Ertl)因在固体表面的化学过程研究中的杰出贡献获此殊荣.格哈德#埃特尔是一位在国际上享有盛誉的科学家,他在描述氢在金属表面的吸附作用、氨合成的分子机理和固体表面的催化过程等很多方面做了出色的研究工作.他不仅奠定了现代表面化学的基础理论和方法学,而且他的研究成果已经对人类生产和生活产生了巨大的作用,包括化肥生产、汽车尾气的催化净化等许多方面,为经济发展和社会进步做出了巨大的贡献.本文对格哈德#埃特尔教授的学术生涯及在固体表面的化学过程研究方面的主要科学贡献做了介绍.关键词:诺贝尔化学奖,格哈德#埃特尔,生平介绍.中图分类号:O 647.11收稿日期:2007-10-232007年度诺贝尔化学奖近日已经揭晓,德国科学家格哈德#埃特尔(Gerhard Ertl)因在固体表面的化学过程研究中的杰出贡献获该奖.这是诺贝尔化学奖第一次颁发给表面化学研究领域,因此对于表面化学具有重要的意义.图1 Gerhard Ertl 照片Gerhard Ertl 于1936年10月出生在德国的Bad Cannstdat.他出生后不久,全家就搬到了德国的Fellbach.他于1955年开始在University of Stuttgart 学习物理学.后来他的学业曾两度中断,最后在Heinz Gerischer 的指导下完成学业.那时Heinz Gerischer 是在麦克斯)普兰克金属研究所工作,后来Heinz Gerischer 受聘到Technical University of Munich 担任物理化学教授.Gerhard Ertl 又跟着Heinz Gerischer 作为助手继续在Heinz Gerischer 的指导下工作.Gerhard Ertl 于1965年通过答辩取得博士学位.他的论文题目是/论锗单晶表面上的催化氢氧化的动力学0.两年后,Gerhard Ertl 又完成了一个题目为/用低能量电子衍射研究表面结构与反应活性0的研究项目.随后他获得了一个商业项目的资助,从而进入到该国家/表面科学0的领域.由于他在该领域的出色工作,年仅31岁的Gerhard Ertl 于1967年被聘为汉诺威大学(University of Hannover)物理化学系主任.同年,他又担任汉诺威技术大学(Technical University of Hannover)的物理化学与电化学研究所(Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry )的教授和主任.Gerhard Ertl 又于1973年接替Georg -Maria Schwab 担任慕尼黑Ludwig -Maximilians 大学物理化学系主任.Gerhard Ertl 的整个研究组都跟随着他从汉诺威搬到了慕尼黑.此后,他还担任了德国和美国的多所大学的客座教授.1985年,他离开慕尼黑去接替他的老师Heinz4第28卷 第6期2007年12月首都师范大学学报(自然科学版)Journal of Capital Normal University(Natural Science Edition)No.6Dec.2007Gerischer担任Fritz-Haber研究所的所长.同时,他还担任柏林技术大学(Technical University in Berlin)和柏林自由大学(Free University of Berlin)的荣誉教授. 1989年柏林墙倒塌之后,他又成为Humbold-t University of Berlin的荣誉教授.他可能是第一位在三所柏林大学担任荣誉教授的人.Gerhard Ertl指导过100多名博士研究生和世界各地的很多博士后,其中许多人是现在知名的科学家.Gerhard Ertl的科学成就包括的范围非常广.他从其科学生涯一开始就从事化学反应表面过程的研究.他开始时研究小分子,如O2、CO、H2、N2、NO等与金属和合金表面的相互作用.后来他的研究组采用分子束技术、激光光谱等技术研究反应动力学.氢气在金属表面如钯、铂和镍的吸附行为对于研究催化和有机物的氢化有着重要意义.Gerhard Ertl采用低能电子衍射(LEED,Low Energy Electron Diffraction)定量地描述了氢在金属表面的吸附作用.他的研究不仅解决了在这方面长期困扰人们的有关催化机理问题,而且建立了LEED与其它实验方法相结合研究分子表面科学中的重要问题方法.他的研究影响深远,由于有坚实的研究基础,在Gerhard Ertl近期工作中,用振动光谱揭示了H单分子层在铂(111)表面的吸附模式.Gerhard Ertl在氨的合成机理研究方面做出了重要的贡献.他及其合作者采用表面化学的方法对氨合成过程的分子行为和机理进行了深入系统的研究.德国科学家Fritz Haber于1905~1908年发现了氨合成方法,因而获得了1918年的诺贝尔奖.在合成氨反应中,氮气和氢气在高压和催化剂的存在下反应生成氨:N2+3H y2NH3在这个反应中铁和氢氧化钾作为催化剂.由于巨大的经济效益,许多研究者致力于揭开氨合成反应机理的奥秘.Ertl在上世纪70年代中期开始了反应机理的研究.合成氨的反应动力学受到氮气的化学吸附过程速度控制,这个过程的机理甚至反应成分的性质都不是很清楚.Ertl在进行氢在金属表面吸附研究过程中,掌握了表面研究的方法,对他后来的研究工作非常有利.合成氨反应的第一步涉及到氮气和氢气分子在表面的吸附.氮气在表面是否能解离一直是受争议的问题.众所周知,氮气分子中的三键是最强的化学键之一,很难想象分子和表面的相互作用可以强到足以使氮分子分解,即使在能量上允许,键断裂时会有很高的势垒.Ertl采用光电子光谱技术,观察到了洁净的铁表面原子氮的存在,并推导出了详细铁-氮结构模型.原子氮的形成可由低活化能引发,但是由于有一个非常小的因素存在使得过程很慢.在不同的晶面上,生成氮原子所需的活化能不同,在3个主要晶面(111),(110)和(100)上反应都能够进行.随着表面覆盖程度提高,势垒提高了,而在不同晶面上的动力学差异就不那么显著了.这个研究还不能够解释工业过程.1979年,Ertl采用原子发射光谱法研究了工业用的催化剂的表面组成,发现在通常条件下,催化剂表面呈配位结构,在还原的情况下,表面主要由铁和钾所占据.通过吸收能量的特征可以发现,在高压下,一个催化循环完成后空反应器中,只有吸附的原子氮保留在催化剂表面.根据上述定量的研究,合成氨的反应机理可以推导如下:N2W2H adN2W H2,ad W2N sN s+H ad W NH adNH ad+H ad W NH2,adNH2,ad+H ad W NH3,adNH3,ad W NH3这个反应机理在Ertl前已有报道,但是Ertl不仅证明了机理的存在,而且提供了每步反应所需能量:图2合成氨反应过程的能级图能量单位:kJ P mol尽管图2详细地阐述了反应过程,但是还有一个基本的问题没有解决.实验表明,钾离子的存在可以加快催化循环,Ertl还观察到在反应过程中钾保持在催化剂表面.钾的存在可以使氮分子更稳定地吸附在催化剂表面,吸附能提高了10-15kJ P mol.这个事实说明钾可以提供电子给相邻的铁原子.1982年,Gerhard Ertl研究组利用当时刚提出的扫描隧道显微镜(STM)研究了表面结构和反应机5第6期张卓勇等:2007年度诺贝尔化学奖获得者简介理,后来又采用UV )光电子光谱仪测量了表面上发射电子的动能变化,对于分子在表面的键合有了新的理解.Gerhard Ertl 研究组的研究重点之一是C O 氧化.1982年,Gerhard Ertl 及其研究组报道了在单晶表面上CO 2形成过程中的动能振荡,这是一个化学反应中的非线性现象.在这个过程中,一个化学吸附在金属铂表面上的C O 分子与另一个被化学吸附的氧原子发生反应生成CO 2,然后离开表面.这个过程中,表面重构是最引入注目的效应.裸露、的金属面(100)和(110)上存在着表面重构的趋势以降低表面张力,如果CO 吸附在金属表面达到一定程度时,吸附能的作用会发生金属表面的重构的逆过程.而O 2在逆转的表面上有更强的化学吸附作用.随着催化反应进行,气体分子覆盖率降低,又会引起金属表面重构.这样的振荡动力学过程使得金属表面空间构成形成富CO 区和富O 2区.Ertl 用光发射电子显微镜观察到了这一现象(见图3).从图3可以明确观察到这种振荡过程.图3 铂表面光发射电子显微镜图像暗区是富CO 区,亮区是富O 2区.时间范围:~10s.长度间隔:~011mm这些基础研究表明,Ertl 的方法学不仅适用于单反应速率控制的动力学研究中如合成氨的反应过程,而且适用于非线性动能研究.他的方法学体系已经成为表面化学过程研究的标准方法.Gerhard Ertl 是一位在国际上享有盛誉的科学家,曾在德国科学基金会、国家科技部、同步辐射研究委员会等学术机构任职,还担任包括美国科学院等十个国家科学院的院士.Gerhard Ertl 获得过许多荣誉,除了上面提到的三个荣誉教授外,他还获得了五个荣誉博士称号.他还获得过许多重要的科学奖项.Gerhard Ertl 与中国的学者和研究机构交往密切,有多名中国学者在Gerhard Ertl 研究组做博士后、访问学者或从事联合研究工作.自1997年起,埃特尔教授就应聘为中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室国际顾问委员会委员,并担任5催化学报6的顾问;2000年,Gerhard Ertl 所在的德国马普学会和中科院大连化学物理研究所建立了/纳米催化技术0伙伴关系研究小组,利用表面科学的表征、制备手段,研究催化反应的纳米作用基础;2006年6月,双方又共同组建了/基于第一性原理的高压氧化催化理论0伙伴关系研究小组,致力于发展基于量子力学的、准确的并具有预言能力的、在真实的氧化环境条件下的催化理论.表面化学对于化学工业非常重要,Gerhard Ertl 是最早认识到这些新技术的潜在性的人之一.Gerhard Ertl 不仅奠定了现代表面化学的基础理论和方法学,而且他的研究成果已经对人类生产和生活产生了巨大的作用,包括化肥生产、燃料电池的作用机制、汽车尾气的催化净化等许多方面,为经济发展和社会进步做出了巨大的贡献.(下转第10页)6The Nobel Prize in Physiology or Medicine in2007Goes toMouse Gene TargetingZhu Lin Li Jing Xu Xingzhi(Laboratory of Cancer Bi ology,College of Li fe Science,Capi tal Normal Universi ty,Beijing100037)AbstractThe Nobel Prize is named after the fa mous Swedish chemist Alfred Nobel,the inventor of the nitroglycerine dyna mite.In2007,the Nobel Prize in Physiology or Medicine has been a warded to Mario R.Capecchi,Martin J.Evans and Oliver Smithies for their disc overies of the/gene knockout0technology.They studied this subjec t from different perspectives,and made their unique and groundbreaking c ontributions.Capecchi spent his career studying homologous recombination,which is the foundation for the gene knockout technology.Evans studies embryonal carcinoma cells. Smithies discovered that endogenous genes could be targeted.Gene knockout,also known as gene targeting,includes the following steps:modifying genes by homologous recombination,obtaining chimera mouse by e mbryonic stem cells, homologous recombination in embryonic stem cells,and finally obtaining gene knockout mouse.The combination of their discoveries made0gene therapy0possible and established technological bases for studying human diseases using animal models.Key words:the Nobel Prize in physiology or medicine,/gene knockout0technology,homologous recombination.(上接第6页)An Introduction of the Winner of Nobel Prize in Chemistry2007Zhang Zhuoyong Zhu Ruohua(Department of Chemistry,Capi tal Normal Universi ty,Beijing100037)AbstractA German scientist,Prof.Gerhard Ertl was announced to be the winner of Nobel Prize in Chemistry2007for his remarkable studies on chemical processes on solid surfaces by the Nobel Prize Committee.Prof.Gerhard Ertl is a notable scientist worldwide.He and his colleagues did excellent research work on adsorption behavior of hydrogen on metal surfaces,the molecular mechanism of ammonia synthesis,and catalytic processes on solid surfaces,and many other aspects.His remarkable researches not only build the foundation of theory and me thodology for modern surface chemistry, but also have significant impact on our life and society,including fertilizer production,catalytic cleaning of the automobile exhaustion and etc.His research has made significant contributions to the mankind and social development. The scientific career of Prof.Gerhard Ertl and his research achieve ments in chemical processes on solid surfaces and related works were introduced in the present paper.Key words:Nobel Prize in Chemistry,Gerhard Ertl,introduction.10。
科学界的最高盛典瑞典
应用
在Grünberg最初的工作中他和他领导的 小组只是研究了由铁、铬（Chromium）、 铁三层材料组成的样品，实验结果显示电 阻下降了1.5%。而Fert及其同事则研究了 由铁和铬组成的多层材料样品，使得电阻 下降了50%。
应用
2007年9月13日，全球最大的硬盘厂商希捷 科技（Seagate Technology）在北京宣布， 其旗下被全球最多数字视频录像机（DVR） 及家庭媒体中心采用的第四代DB35系列硬 盘，现已达到1TB（1000GB）容量 依靠巨磁阻材料，才使得存储密度在最近几 年内每年的增长速度达到3～4倍。由于磁头 是由多层不同材料薄膜构成的结构，因而只 要在巨磁阻效应依然起作用的尺度范围内， 未来将能够进一步缩小硬盘体积，提高硬盘 容量。
磁盘片上的磁涂层
应用
巨磁阻技术已经成为全世界几乎所 有电脑、数码相机、MP3播放器的 标准技术。 目前，采用SPIN-VALVE材料研制 的新一代硬盘读出磁头，已经把存 储密度提高到560亿位/平方英寸， 该类型磁头已占领磁头市场的 90% ～95%。随着低电阻高信号 的TMR的获得，存储密度达到了 1000亿位/平方英寸。
概念
所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电 阻率在有外磁场作用时较之无外磁场 作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻 是一种量子力学效应，它产生于层状 的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁 材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。 当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子 与自旋有关的散射最小，材料有最小 的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行 时，与自旋有关的散射最强，材料的 电阻最大。上下两层为铁磁材料，中 间夹层是非铁磁材料。铁磁材料磁矩 的方向是由加到材料的外磁场控制 的，因而较小的磁场也可以得到较大 电阻变化的材料。
获得2007年诺贝尔物理学奖的两篇文章
获得2007年诺贝尔物理学奖的两篇文章
摘要：
1.2007 年诺贝尔物理学奖的背景和重要性
2.获奖的两篇文章的主题和内容
3.两篇文章的贡献和影响
4.结论
正文：
2007 年诺贝尔物理学奖授予了两篇具有突破性的文章，它们的研究成果在物理学领域产生了深远的影响。
这两篇文章分别是关于光晶格和宇宙加速膨胀的研究。
本文将详细介绍这两篇文章的主题、内容以及它们在物理学领域的贡献和影响。
首先，让我们来看一下关于光晶格的文章。
光晶格是一种具有周期性结构的光学材料，其内部具有精确的空间周期性。
这种材料在光学领域有着广泛的应用，如光纤通信、光学传感器等。
2007 年诺贝尔物理学奖授予了在光晶格领域做出杰出贡献的科学家。
他们的研究成果为光晶格的发展和应用奠定了坚实的基础。
接下来，我们来看一下关于宇宙加速膨胀的文章。
宇宙加速膨胀是指宇宙中的物质在远离我们，而且远离我们的速度越来越快。
这一现象最早是在1998 年被科学家观测到的。
2007 年诺贝尔物理学奖授予了在这一领域做出突破性成果的科学家。
他们的研究为我们揭示了宇宙的扩张速度和宇宙加速膨胀的原因，为我们理解宇宙的起源和演化提供了重要的线索。
这两篇文章的贡献和影响无疑是巨大的。
它们不仅在物理学领域产生了深远的影响，而且对人类对宇宙的认识也产生了重要的影响。
这两篇文章的研究成果为人类的科技进步和发展提供了重要的支持。
总之，2007 年诺贝尔物理学奖授予的两篇文章在物理学领域产生了深远的影响。
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2007年度的诺贝尔物理学奖已经揭晓，将授予两位物理学家：来自法国Paris-Sud大学的Albert Fert以及德国尤里希研究中心（Forschungszentrum Jülich）的Peter Grünberg，以表彰他们对于发现巨磁阻效应（GMR: Giant Magnetoresistance）所作出的贡献。
他们于1988年独立作出的发现极大地提高了电脑硬盘的数据存储量。
Fert和Grünberg将分享总金额为一千万瑞士法郎的奖金，大概相当于一百五十万美元。
巨磁阻效应是指当铁磁材料（Ferromagnetic）和非磁性金属（Non-Magnetic Metal）层交替组合成的材料在足够强的磁场中时电阻突然巨幅下降的现象。
特别值得注意的是，如果相邻材料中的磁化方向平行的时候，电阻会变得很低；而当磁化方向相反的时候电阻则会变得很大。
电阻值的这种变化是由于不同自旋的电子在单层磁化材料中散射性质不同而造成的。
巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制用于硬磁盘的体积小而灵敏的数据读出头（Read Head）。
这使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高。
第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的，到目前为止，巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。
在Grünberg最初的工作中他和他领导的小组只是研究了由铁、铬（Chromium）、铁三层材料组成的样品，实验结果显示电阻下降了1.5%。
而Fert及其同事则研究了由铁和铬组成的多层材料样品，使得电阻下降了50%。
来自剑桥大学的一位物理学家Tony Bland介绍说："这些材料一开始看起来非常玄秒，但是最后发现它们有非常巨大的应用价值。
它们为生产商业化的大容量信息存储器铺平了道路。
同时它们也为进一步探索新物理--比如隧穿磁阻效应（TMR: Tunneling Magnetoresistance）、自旋电子学（Spintronics）以及新的传感器技术--奠定了基础。
但是大家应该注意到的是：巨磁阻效应已经是一种非常成熟的旧技术了，目前人们感兴趣的问题是如何将隧穿磁阻效应开发为未来的新技术宠儿。
"
隧穿磁阻效应会在比巨磁阻效应中更弱的磁场下就获得显著的电阻改变。
获奖者简介
Albert Fert于1938年生于法国的卡尔卡松（Carcassone），获得法国奥赛（Orsay）的Paris-Sud 大学博士学位。
他目前是奥赛CNRS/Thales UnitéMixte de Physique科学主管。
Peter Grünberg于1939年生于皮尔森（Pilsen）市（目前属于捷克共和国），德国国籍。
获得德国达姆施塔特（Darmstadt）工业技术大学（Technische Universit?t）物理学博士学位。
Grünberg享有巨磁阻技术的一项专利，他最初提交论文的时间要比Fert稍微早一些，虽然Fert的文章发表得更早。
Bland评论说："Fert准确地描述了现象背后的物理而Grünberg则一
下子看到了这种效应在技术应用上的重要性。
"
原始文献
[1] Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices
M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, and F. Petroff
Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud, F-91405 Orsay, France
P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas
Laboratoire Central de Recherches, Thomson CSF, B.P. 10, F-91401 Orsay, France
[2] Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange
G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach, and W. Zinn
Institut für Festk?rperforschung, Kernforschungsanlage Jülich G.m.b.H., Postfach 1913, D-5170 Jülich, West Germany。