Fert和Grunberg将2007年诺奖收入囊中固然是一件令人兴奋的事情，说明磁学只要与新兴技术有机结合，仍然可以获得很大成功，不但是学术上的，也是技术上的。

 

当然，所谓几家欢乐几家愁。当GMR的人庆贺诺奖花落我家时，他们的邻居兼兄弟CMR就未必那么高兴了。本来CMR在学术上的价值比GMR稍高，但是GMR一招先手，CMR只好处处招架，可能不得不“落荒而逃”，从此与诺奖绝缘(希望不是如此)。这里我们来唠唠个中的“恩怨情仇”。请注意，我这里纯粹是“胡说八道”，看君既不必义愤填膺，也无须对号入座。说得不对之处，你“大人”不计“小人”过。^_^

 

所谓CMR，是colossal magnetoresistance的缩写，中文叫作庞磁电阻。在英文中，我们说big、large、giant，到这最后只好用最大的“大”：colossal来形容磁电阻的大了。中文用这个“庞”字也算是意雅兼具。另有一说：CMR即“聪明人”研究的东西，可见个中人物自负一方，不过如此。

 

正常磁电阻、各向异性磁阻和现在的巨磁电阻都存在于磁性金属材料中，而这个CMR却是在过渡金属锰氧化物中被发现的。常见的材料包括La_1-xSr_xMnO₃、Pr_1-xCa_xMnO₃等等。虽然Zener和de Genne在1950年代对这一类物质的磁性有过深刻的理论研究，1960年代也有人零星报道过这类物质的磁电阻行为，但是那时人们还来不及顾及这些复杂材料。凝聚态物理学家的精力主要还是放在金属和半导体物质上面。对于他们来说，这个氧化物体系太复杂了，一时还没有能力能够搞定其结构和性质。事实上，那时即便发现了CMR，大概也不以为意，因为那个年代应用的技术基础还没有搭建起来。

 

到了1980年代末和1990年代初，得益于Bednorz和Muller发现过渡金属氧化物高温超导现象，这才触发人们对其它过渡金属氧化物的兴趣。虽说“江山代有能人出”，却也跑不出“称王称霸有几人”的沧桑历史。既然B-M因高温超导捧走了诺奖，而人们一时又无法推进超导温度到室温，看来高温超导再出诺奖一时无望。那些在高温超导界竞马雄姿的物理牛人纷纷改弦易辙投身到其它过渡金属氧化物体系。在这种背景下，CMR不诞生都不行。于是乎，大约在1993年，当时在Bell实验室的S. Jin和在马里兰大学的Ramesh用PLD方法制备出LaSrMnO薄膜，于低温强磁场下测得几乎100%的磁电阻MR=1-R(H)/R(0)，这里R(H)为磁场下的电阻值、R(0)为零场下的电阻值。

 

从数值来看，称锰氧化物物中的磁电阻为“庞磁电阻”并没有什么夸张的地方。当Fert/Grunberg们将10%的MR称为Giant时，Jin/Ramesh称他们看到的磁电阻为Colossal也算名副其实。结果，CMR吸引了大批凝聚态的聪明人，大家纷纷下海。十几年过去了，现在来看CMR，与高温超导有些类似，很多人不得不“曾经沧海难为水”了。^_^

 

客观来说，CMR比GMR要年轻漂亮很多，但是比拼到现在，CMR反而有了些日落西山或者明日黄花的感觉，令人唏嘘“叹息”。偶觉得主要原因有两个：一是CMR只有在室温以下且必须在很大磁场(几个特斯拉)下才能达到，因此目前看来无法实际应用。这就好比说，CMR虽然年轻漂亮，但是光有这美貌却不行，因为美貌不会增值只会贬值；而GMR随时间却是身价万倍，青春永驻，反而越活越年轻。二是CMR源于过渡金属氧化物；这东西从半导体制造业角度不看好，与硅技术不兼容且稳定性不好。这就好比说，CMR虽然年轻漂亮，但是脾气很大，与别人不能和睦相处，处处都要别人想办法迁就她，因此时间一长，觉得CMR漂亮的人不增反降。再加上GMR这个邻居化妆技术高超，养颜技术精到，反而因为使用自旋电子学这一招牌而变得更加风光迷人。

 

唉，对此也有一说：CMR是周瑜，GMR是孔明。所谓既生亮、何生瑜？！我们让周瑜年轻些。

 

说了半天，看君会说我尽在“胡言乱语”，跟自旋世界的关系一点都没有涉及。我在此抱歉，由于篇幅关系，稍微详细的解说只好下一次了。这里只是argue一下：既然是磁电阻，CMR也是自旋世界美妙绝伦的一个例子，虽然因为在下不才，无法完全揭示其美妙的芳容。之所以说CMR在学术上比GMR稍高一筹，是因为CMR中存在自旋与电荷、轨道和晶格的强烈交互作用，其物理甚至比高温超导还要丰富些。

 

可惜的是，上帝总是公平的。它给你物理上的美貌，就不会再轻易给你金钱上的富有。而从物理本身看，一个体系里面的物理现象太过丰富，其应用的机会似乎就会被打折扣。

 

这就是自然的法则，人类也不能违反。^_^

 

 

 

(下图显示的是Pr_0.7Ca_0.3MnO₃体系的磁电阻效应。横轴是温度，纵轴是电阻率(对数标度)。图中的七条电阻率-温度曲线分别在不同磁场下测得。可以看到，不同磁场下体系的电阻率是如此显著不同)

 

 

 

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