Der Riesen-Magnetwiderstand oder GMR-Effekt

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.

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 90er Jahre konnte die Speicherkapazität von PC-Festplatten deutlich erhöht werden. Inzwischen gibt es Modelle, die 1000 Gigabyte speichern können.