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  法國的Albert Fert與德國的Peter Grtinberg因在納米多層膜的磁性結構中發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(GMR)而榮獲2007年度的諾貝爾物理學獎，電子具有電荷與自旋2個自由度，在傳統(tǒng)的電子學中，僅僅是電荷被電場調控，稱之為電荷為基的電子學，而GMR效應的發(fā)現(xiàn)開拓了有效地控制自旋制備新穎電子器件的基礎，自旋電子學可定義為以自旋為基的電子學，其中自旋在器件中起著核心的作用。目前。自旋電子學效應已呈現(xiàn)出豐富多彩的重要的技術上的應用，自旋電子學是十分重要的具有戰(zhàn)略意義的研究領域，列入發(fā)達國家重點支持的計劃中。從物理學的觀點來看，過去的世紀屬于“電荷”的世紀，那么未來的世紀可能屬于“自旋”的世紀。

  微電子工業(yè)的興起奠定了第三次產(chǎn)業(yè)革命的基礎，但目前的發(fā)展遇到功耗增大、制造成本增加的局限，最終，現(xiàn)存模式的微電子工業(yè)的發(fā)展將受到量子效應的限制而壽終，20世紀80年代發(fā)現(xiàn)的巨磁電阻（GMR）效應，其本質反映了電子的輸運性質與電子自旋的取向有關，如在輸運過程中除利用電子的電荷屬性外，同時利用電子自旋屬性，信息的傳輸、運算與存儲可在固體內(nèi)部有機地結合在一起，從而有利于器件高度集成化、能耗降低、運算速度提高。因此利用電子自旋屬性，發(fā)展自旋器件，必將成為新世紀信息工業(yè)革命性的研發(fā)方向。巨磁電阻(GMR)效應和隧穿磁電阻效應(TMR)讀出磁頭的應用迅速提高了硬盤記錄密度，同時，近10年研發(fā)磁性隨機存儲器(MRAM)也成為發(fā)達國家競爭的主戰(zhàn)場。此外，將自旋極化的電子注入到半導體器件中，形成半導體自旋電子學新學科。

  2007年諾貝爾物理學獎授予巨磁電阻效應的發(fā)明者：法國的A．Fert教授與德國的P．Grtinberg教授，以表彰他們對凝聚態(tài)物理與信息技術的發(fā)展所做出的杰出貢獻，同時諾貝爾獎評選委員會指出：“巨磁電阻效應的發(fā)現(xiàn)打開了一扇通向新技術世界的大門。這里，將同時利用電子的電荷以及自旋這兩個特性”。

  磁電阻效應是指材料磁化狀態(tài)的變化導致電阻值改變的現(xiàn)象。向異性磁電阻(AMR)效應：1856年英國W．Thomson首先在鐵磁材料中發(fā)現(xiàn)各向異性磁電阻效應(AMR)，其值約為3％～5％；1979年IBM公司首先利用AMR效應制備成薄膜讀出磁頭，取代原來的感應式磁頭，使磁盤記錄密度提高了數(shù)10倍；1991年，磁盤密度已達1～2Gb/in²。

  巨磁電阻(GMR)效應：1988年Fert與Grinberg科研小組彼此獨立地在人工納米結構中(鐵/鉻多層膜)發(fā)現(xiàn)了高達50％的磁電阻效應，比AMR效應高十倍，故命名為巨磁電阻(GMR)效應，其機理不同于前者，其物理本質反映了電子的輸運性質與電子自旋的取向有關，稱為自旋相關導電。因此在輸運過程中不僅可利用電子電荷特性，而且同時可利用電子自旋這一自由度，信息的傳輸、處理與存儲可在固體內(nèi)部有機地結合在一起。

  隧道磁電阻（TMR）效應：早在1975年，Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道結中觀察到了TMR效應。近20年來，GMR效應的研究發(fā)展非常迅速，并且基礎研究和應用研究幾乎齊頭并進，已成為基礎研究快速轉化為商業(yè)應用的國際典范。隨著GMR效應研究的深入，TMR效應開始引起人們的重視。磁隧道結中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合，只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向，從而實現(xiàn)隧穿電阻的巨大變化，故磁隧道結具有更高的磁場靈敏度。同時，磁隧道結這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩(wěn)定。因此，磁隧道結無論是作為讀出磁頭、各類傳感器，還是作為磁隨機存儲器(MRAM)，都具有無與倫比的優(yōu)點，其應用前景十分看好。

  1988年法國發(fā)表了巨磁電阻（GMR）效應的論文，德國除發(fā)表相關論文外，同時還申報了專利，美國購買了德國的專利并將它產(chǎn)業(yè)化。20世紀90年代后，巨磁電阻（GMR）效應的研究在世界范圍內(nèi)興起了繼高溫超導氧化物研究之后的新高潮，形成了磁電子學的新學科。隧道磁電阻(TMR)效應也從低溫開拓到室溫，從而進入到實用化。目前TMR器件已逐步取代GMR器件，技術的更新十分迅速，從基礎研究到實際應用幾乎是相互交融與促進。